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旋转摩擦焊焊缝金属塑性流动行为及组织变化

作　者: 程元义
导　师: 柯黎明
学　校: 南昌航空大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 摩擦焊塑性流动标识材料焊缝组织
分类号: TG453.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文以铁丝为标识材料，将其镶嵌于45号钢材中，选用不同的摩擦焊方式进行摩擦焊接试验，焊后分别沿焊缝中心线方向、垂直于焊缝方向截取金相试样，通过观测铁丝的分布特征分析焊接参数对焊缝金属塑性流动的影响。在试验观察的基础上，对连续驱动摩擦焊和惯性摩擦焊塑性流动行为进行比较，分析焊缝塑性金属的流动方式。研究结果表明，在连续驱动摩擦焊焊接过程中，焊缝塑性变形层首先在距离圆心2/3半径处形成，逐渐向圆心和外圆扩张，直至整个焊接面都形成塑性变形层，然后逐渐向轴向扩展。在焊接过程中，焊缝金属沿着接头结合面径向流动，在摩擦扭矩的作用下焊缝金属会整体扭转。随着焊接时间、摩擦压力和顶锻压力等焊接参数的增加，径向流动的距离和整体扭转的角度逐渐增大，而随着距焊缝结合面距离的增加，焊缝金属径向流动的距离和焊缝金属整体扭转的角度逐渐减小。在惯性摩擦焊焊接过程中，焊缝金属的流动方式由径向流动、螺旋式流动和轴向流动组成。随着旋转速度和摩擦压力的增加，焊缝塑性金属的径向流动逐渐增大，焊缝金属整体扭转（也就是螺旋式流动）角度也逐渐增大；随着距焊缝结合面的距离逐渐增加，焊缝塑性金属的径向流动逐渐减小，整体扭转的角度也变小。焊缝金属会在轴向发生流动，因而焊缝金属在接头两侧相互渗透，并且随着焊接参数的增加而逐渐增加。在流动过程中，焊缝金属产生塑性变形，从而导致晶粒再结晶，因此晶粒细化。在径向方向，焊缝组织和晶粒尺寸都有显著变化，焊心为珠光体和点状铁素体组织，焊口为珠光体和块状的铁素体组织，晶粒从焊心到焊口逐渐长大。在轴向方向，珠光体和铁素体的晶粒度逐渐减小，在焊缝中心铁素体是以点状分布在珠光体之间，热影响区的铁素体以块状分布。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
第1章绪论  9-16
  1.1 课题研究目的及意义  9
  1.2 国内外研究现状  9-15
    1.2.1 摩擦焊焊接原理和特点  10-11
    1.2.2 摩擦焊接技术工艺  11-12
    1.2.3 摩擦焊焊缝金属塑性流动的研究  12-13
    1.2.4 摩擦焊焊缝金属组织的研究  13-15
  1.3 存在的主要问题  15
  1.4 课题研究的主要内容  15-16
第2章试验材料及方案  16-22
  2.1 试验材料及设备  16-18
    2.1.1 试验材料  16-17
    2.1.2 试验设备  17-18
  2.2 试验方法  18-22
第3章连续驱动摩擦焊焊缝塑性金属流动行为的研究  22-33
  3.1 摩擦时间对焊缝塑性金属流动的影响  22-27
    3.1.1 不同摩擦时间下焊缝结合面金属变形形貌  22-23
    3.1.2 摩擦时间对焊缝结合面标识材料塑性变形的影响  23-25
    3.1.3 摩擦时间对距结合面 0.5mm 处截面标识材料塑性变形的影响  25-27
  3.2 摩擦压力对焊缝塑性金属流动的影响  27-30
    3.2.1 摩擦压力对焊缝结合面标识材料塑性变形的影响  27-28
    3.2.2 摩擦压力对距结合面 0.5mm 处截面标识材料塑性变形的影响  28-30
  3.3 不同顶锻压力下焊缝结合面标识材料的变形形貌  30-32
  3.4 本章小结  32-33
第4章惯性摩擦焊焊缝塑性金属流动行为的研究  33-49
  4.1 焊接接头飞边形态的分析  33-36
    4.1.1 不同旋转速度下接头飞边形态的分析  33-35
    4.1.2 不同摩擦压力下的接头飞边形态的分析  35-36
  4.2 摩擦压力对焊缝标识材料流动的影响  36-43
    4.2.1 摩擦压力对焊缝结合面标识材料塑性变形的影响  36-39
    4.2.2 摩擦压力对距结合面 0.5mm 处截面标识材料塑性变形的影响  39-43
  4.3 旋转速度对焊缝标识材料塑性变形的影响  43-48
    4.3.1 旋转速度对焊缝结合面标识材料塑性变形的影响  43-46
    4.3.2 旋转速度对距结合面 0.5mm 处截面标识材料塑性变形的影响  46-48
  4.4 本章小结  48-49
第5章工艺参数对接头组织变化的影响  49-56
  5.1 工艺参数对接头组织径向变化的影响  49-52
  5.2 工艺参数对接头组织轴向变化的影响  52-55
  5.3 本章小结  55-56
第6章结论  56-57
参考文献  57-60
攻读学位期间发表的学术论文  60-61
致谢  61-62

旋转摩擦焊焊缝金属塑性流动行为及组织变化

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