2024-T4鋁合金薄板超聲輔助攪拌摩擦焊工藝研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，航空航天、軍事和民用工業(yè)等領(lǐng)域迫切往輕量化方面靠近，鋁合金薄板在這類工程中應(yīng)用廣泛。攪拌摩擦焊在鋁合金薄板焊接方面有其獨特優(yōu)勢，然而由于攪拌摩擦焊的局限性，在鋁合金薄板焊接時易產(chǎn)生虛焊疏松等缺陷且穩(wěn)定性能較差，需要在攪拌摩擦焊的基礎(chǔ)上尋求新突破。2024-T4鋁合金是2xxx鋁合金的一種，具有高的比強度和良好的工藝加工性能，該材料在工程領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景，本文以2024-T4鋁合金薄板為代表性材料，探索鋁合金薄板超

2、聲輔助攪拌摩擦焊工藝，以期解決薄板焊接問題。
　　本文采用Marc有限元軟件建立了2024-T4鋁合金薄板三維攪拌摩擦焊和超聲輔助攪拌摩擦焊模型，該模型采用接觸分析方法，考慮了溫度場和位移場之間的耦合作用，同時考慮摩擦熱和塑性變形熱的影響;該模型分析了在相同工藝參數(shù)條件下，加超聲和不加超聲的溫度場分布，結(jié)果發(fā)現(xiàn)加入超聲和不加超聲焊縫峰值溫度分別為510℃和480℃左右，相差了30℃;通過仿真分析初步給出了焊接工藝參數(shù)范圍:轉(zhuǎn)速10

3、00-2000r/min，焊接速度100-400mm/min。仿真結(jié)果為焊接試驗提供了指導(dǎo)，試驗結(jié)果與數(shù)值模擬的結(jié)果基本吻合。
　　論文對1.8mm2024-T4鋁合金薄板進(jìn)行了攪拌摩擦焊和超聲輔助攪拌摩擦焊實驗，通過大量系統(tǒng)實驗摸索出鋁合金薄板較佳焊接工藝參數(shù)范圍。做了相應(yīng)的對比分析實驗，通過焊縫外觀、力學(xué)性能、金相組織、顯微硬度和斷口掃描的比較分析，實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)超聲攪拌焊焊縫性能要優(yōu)于攪拌摩擦焊，在較佳的同等焊接參數(shù)下超聲輔助