【摘 要】
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搅拌摩擦连接技术作为一种新型的固相连接技术,为传统难焊材料提供了新的连接方法,该技术正得到越来越多的实际应用。通常搅拌摩擦连接设备体积庞大,价格昂贵,使用和维护费用
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搅拌摩擦连接技术作为一种新型的固相连接技术,为传统难焊材料提供了新的连接方法,该技术正得到越来越多的实际应用。通常搅拌摩擦连接设备体积庞大,价格昂贵,使用和维护费用高,且无论焊接薄板或厚板,均是使用大型设备,没有专门用来焊接薄板件的小型或微型搅拌摩擦连接设备。因此,针对这一空白领域,本文采用实验研究的方法,将一台小型铣床设计改造成了专门用来焊接薄板件的小型搅拌摩擦连接机床,并分析研究了该设备工艺参数及装夹方式对焊后材料抗拉强度、残余应力等性能的影响,得到了抗拉强度较高、拉应力较小时的工艺参数和装夹方式。本文的主要研究内容及所取得的研究成果如下:1、设计改造了小型铣床,通过安装电机、驱动器、控制器、人机交互界面等装置来实现机床工作台的自动控制,并根据试验材料设计制造了适合搅拌摩擦连接试验的搅拌头和装夹装置,成功将小型铣床改造为能够用来焊接薄板件的搅拌摩擦连接设备。2、探索了搅拌头旋转速度、连接速度对接缝成形性能的影响,分析了接缝不同区域的组织形貌及显微硬度,得到了合理的搅拌头旋转速度及连接速度的参数范围。3、深入分析了搅拌头旋转速度、连接速度对接头力学性能的影响。得出:接头抗拉强度随搅拌头旋转速度及连接速度的增大先增大后减小;接头上表面残余应力呈“M”型分布,下表面呈倒“V”型分布;搅拌头旋转速度1050rpm,连接速度200mm/min时,接头抗拉强度最大,残余应力峰值最低。4、深入分析了装夹方式对接头力学性能的影响。得出:不添加侧顶块会使接头抗拉强度显著降低;添加侧顶块、前进侧距离15mm、后退侧距离25mm,得到的接头抗拉强度最大,残余应力峰值最低。
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