超聲攪拌復(fù)合焊接振動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及超聲波作用效應(yīng)研究.pdf

1、分類號UDC——碩士學(xué)位論文超聲攪拌復(fù)合焊接振動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及超聲波作用效應(yīng)研究BuildingofUltrasonicStirCompoundWeldingSystemandStudyonUltrasonicEffect作者姓名：學(xué)科專業(yè)：彭建紅機(jī)械工程學(xué)院(系所)：機(jī)電工程學(xué)院指導(dǎo)教師：賀地求教授論文答辯日期皇竺墜!』答辯委員會主席中南大學(xué)2012年5月摘要超聲攪拌復(fù)合焊接是在攪拌摩擦焊接的基礎(chǔ)上，附加一個(gè)超聲頻縱向振動(dòng)，利用超聲波的強(qiáng)

2、振動(dòng)效應(yīng)，改變金屬的塑性流動(dòng)行為，為改善焊縫質(zhì)量提供了外加能場調(diào)控途徑?，F(xiàn)有研究表明，超聲攪拌復(fù)合焊接中超聲振動(dòng)的導(dǎo)入對焊接產(chǎn)生了積極的效果，超聲攪拌復(fù)合焊接的焊縫平均拉伸強(qiáng)度提高，焊縫晶粒得到細(xì)化。焊縫金屬活性加強(qiáng)，流動(dòng)性提高，焊縫質(zhì)量穩(wěn)定性較普通攪拌摩擦焊接有了明顯的提升。為了進(jìn)一步研究超聲振動(dòng)系統(tǒng)對焊接的影響和作用效應(yīng)。本文根據(jù)任意變截面桿的波動(dòng)方程及振動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理，建立了符合超聲攪拌復(fù)合焊接工藝的超聲換能器和變幅桿的數(shù)值模型

3、，在此基礎(chǔ)上對15KHz和25KHz超聲振動(dòng)系統(tǒng)的換能器、變幅桿等主要結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，然后在ANSYS有限元分析軟件中建立了超聲振動(dòng)系統(tǒng)有限元模型，通過模態(tài)分析得出振動(dòng)系統(tǒng)的主要?jiǎng)討B(tài)性能參數(shù)。應(yīng)用阻抗分析儀和振幅測量儀測量了超聲振動(dòng)系統(tǒng)的縱向諧振頻率、位移振幅等主要性能參數(shù)。通過對厚度為27mm的2519A鋁合金進(jìn)行超聲攪拌復(fù)合焊接實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上探討與分析超聲攪拌復(fù)合焊中超聲波的助焊效應(yīng)與作用機(jī)制。通過殘余應(yīng)力測試、缺陷檢測、力學(xué)性

4、能、金相組織比較分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，超聲攪拌復(fù)合焊的焊縫殘余應(yīng)力比攪拌摩擦焊低，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)焊縫殘余應(yīng)力最大值都出現(xiàn)在焊縫起始段，而最小值都出現(xiàn)在焊縫終焊段；缺陷檢測表明，超聲攪拌復(fù)合焊對焊縫缺陷有明顯改善，缺陷率下降；拉伸試驗(yàn)表明，超聲攪拌復(fù)合焊接焊縫強(qiáng)度值比較均勻，焊縫強(qiáng)度更加穩(wěn)定，而攪拌摩擦焊最低抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)小于平均抗拉強(qiáng)度，強(qiáng)度波動(dòng)值很大。金相組織顯示，超聲攪拌復(fù)合焊接焊縫熱影響區(qū)及熱機(jī)影響區(qū)范圍更小，焊核區(qū)晶粒更細(xì)小、均勻。通過對