搅拌头结构形状对焊缝性能影响的研究

搅拌头是搅拌摩擦焊的关键技术。采用圆柱形搅拌头,进行铝合金薄板对接搅拌摩擦焊工艺试验。试验过程中,通过改变搅拌头肩部及搅拌针的尺寸,分析其对焊接过程及焊缝质量的影响。结果表明:对于厚度为3 mm的铝合金板材,当采用搅拌针直径为3 mm、肩部直径为9 mm的圆柱形搅拌头施焊,在合理的焊接工艺参数下施焊,可获得质量良好的焊接接头。     

搅拌摩擦焊材料塑性流动可视化研究现状

综述近年来国内外搅拌摩擦焊塑性流动可视化技术的研究现状,分析各种方法的基本原理及优缺点。研究现状表明:异种材料金相组织显示法可以观察到焊缝接头宏观流动,而对搅拌摩擦焊塑性流动的细节无法获取;彩泥法颜色鲜明,易于观察,但其是非晶体材料,故只能在一定程度上模拟搅拌摩擦焊的塑性流动状况;标识材料示踪法是搅拌摩擦焊材料塑性流动可视化工作的主要手段,其选用原则、焊接过程及焊后采用的可视化手段仍需进一步深入探讨;数值模拟是一种高效、低成本的研究方法,其具备再现焊接过程的能力,模拟过程的边界值、搅拌头的描述等方面需要进一步深入探讨。     

铝合金的搅拌摩擦焊工艺研究

搅拌摩擦焊是一种新型的固态连接技术.采用搅拌摩擦焊技术成功地实现了厚度为3mm铝合金板材的对接、角接及园筒纵缝的焊接.分析研究了试验过程中搅拌焊头的形状、尺寸及焊接工艺参数对搅拌摩擦焊接头质量的影响.试验结果表明,对于厚度为3mm的铝合金板材,圆柱形搅拌焊头的最佳设计尺寸是:搅拌焊针的直径为3mm,肩部的直径为9mm.采用该焊头在旋转速度为1800～2000r/min,焊接速度为1.22～1.85mm/s的范围内,压力为218N时施焊,可获得质量良好的焊接接头.     

铝钢异种金属搅拌摩擦焊搭接接头组织与性能研究

通过对5052铝合金和Q235钢板搅拌摩擦搭接焊进行试验研究,获得质量良好的接头,通过剪切试验、断口形貌扫描电子显微镜和能谱分析对搭接接头组织和性能进行测试研究。结果表明:采用搅拌摩擦焊可以获得焊缝成形良好、无孔洞和裂纹等缺陷的搭接接头,强度可达到225 MPa,基本接近铝合金侧母材的强度,焊缝接头获得良好的机械连接和冶金连接。针对铝钢搭接的接头形式构建了组织模型,将接头分为搅拌扩散区、机械结合区和冶金结合区,揭示了铝钢搅拌摩擦搭接焊的连接机理。     

1460合金的搅拌摩擦焊及焊后热处理工艺研究

采用搅拌摩擦焊对1460铝锂合金进行焊接,研究合金的焊接性能和焊后热处理工艺。运用显微硬度测试和拉伸力学性能测试表征焊缝力学性能;用扫描电镜、透射电镜对焊缝组织进行观察。结果表明:焊前对合金进行固溶和时效处理导致焊缝的抗拉强度降低;焊前未进行热处理的焊缝样品抗拉强度为320 MPa,与母材相当;焊后的固溶+160℃/40h时效处理使焊核区重新析出θ′(Al2Cu)和T1(Al2CuLi)相,焊缝的抗拉强度提高了75 MPa;焊缝拉伸断裂发生在热机械影响区,断裂方式由韧性断裂转变为解理断裂。     

搅拌摩擦焊接过程塑性流动形态与试验分析

使用FLUENT流体工程仿真软件对搅拌摩擦焊缝金属的塑性流动进行数值模拟,初步得出搅拌摩擦焊焊缝塑性流体流动规律,并进行试验分析与验证。试验结果表明:随着距轴肩和搅拌针距离的增大,速度场开始减弱,焊缝金属由顶面向底面、由搅拌区向旋转区的流动也随之减弱;水平方向计算结果与试验结果基本吻合。搅拌工具旋转速度是影响接头成型形貌的关键原因之一,速度过低有可能会导致隧道型孔洞缺陷。     

单位线能量对搅拌摩擦焊接头形貌的影响

采用铝箔作为标示材料,采用不同的焊接参数进行搅拌摩擦焊试验,并观察焊缝表面和横截面形貌。结果表明:焊缝的表面和横截面形貌与焊缝的温度场有关,在焊接压力一定下,焊核随着线能量即n/v比的增大而先增大后减小。当焊缝的线能量一定,焊核的形貌与温度场的梯度有关,焊接速度越小,温度梯度越小,参与塑性变形的金属越多,从而形成的焊核越大;而当焊接速度越快,焊缝金属与其周围的金属形成较大的温度梯度,使得焊缝周围的金属无法协同搅拌针附近的金属协同变形,同时由于受搅拌针的旋转剪切作用,导致焊缝内部组织出现疏松缺陷。     

焊接速度对搅拌摩擦焊缝组织及性能的影响

在不同焊接速度下对11 mm 厚的2A70-T6铝合金进行搅拌摩擦焊,并对焊缝进行显微组织观察和力学特性测试。结果表明：采用旋转速度为300 r/min、焊接速度为220 mm/min进行焊接时,可获得优质的焊缝接头,其焊缝抗拉强度为357.6 MPa;前进侧的熔合过渡区焊缝金属变化剧烈;焊核区呈现细小的等轴状晶粒;返回侧熔合过渡区塑性金属变形的梯度较前进侧缓和。随着焊接速度的增大,焊核区和晶粒尺寸逐渐变小,焊缝的抗拉强度也逐渐增大,但增大幅度逐渐变小。     

焊接速度对搅拌摩擦焊缝组织及性能的影响

在不同焊接速度下对11 mm厚的2A70-T6铝合金进行搅拌摩擦焊,并对焊缝进行显微组织观察和力学特性测试。结果表明:采用旋转速度为300 r/min、焊接速度为220 mm/min进行焊接时,可获得优质的焊缝接头,其焊缝抗拉强度为357.6 MPa;前进侧的熔合过渡区焊缝金属变化剧烈;焊核区呈现细小的等轴状晶粒;返回侧熔合过渡区塑性金属变形的梯度较前进侧缓和。随着焊接速度的增大,焊核区和晶粒尺寸逐渐变小,焊缝的抗拉强度也逐渐增大,但增大幅度逐渐变小。     

7A52厚板铝合金搅拌摩擦焊接头疏松缺陷研究

采用搅拌摩擦焊制备30 mm厚7A52铝合金对接接头,通过X射线探伤、焊缝组织与硬度分析和力学性能测试,研究焊缝疏松缺陷的存在形式、产生机理和对力学性能的影响。结果表明,疏松缺陷产生于焊缝前进侧焊核区与热机影响区交界处,主要由焊接工艺不当引起。疏松为有一定方向性的和较明显界面的、间隙的团条状组织,而且产生疏松的焊缝显微硬度和接头力学性能明显降低。带有疏松缺陷的拉伸断口没有撕裂痕迹,属于脆性断裂。     

拔销器作用过程的仿真研究

针对活塞式拔销器,建立了其内弹道模型,利用MATLAB软件数值模拟了装置整体作用过程,并与试验结果进行对比。结果表明内弹道模型仿真结果和试验结果基本一致,均可反映活塞式拔销器的运动特性。采用仿真模型分析各参数变化对拔销器性能的影响。结果表明活塞质量对拔销器运动的峰值速度影响最大,装药量、火药力和初始容积对峰值压力影响较大。     

椭圆形罩LSC侵彻钢锭试验与三维数值模拟

为了获得椭圆形罩线型聚能装药(LSC)射流侵彻钢锭的特点和规律,采用实际切割试验和三维数值模拟(ANSYS/LS-DYNA)相结合的方法对椭圆形罩线性聚能装药射流侵彻钢锭过程的特点和规律进行了研究。结果表明,切割深度随炸高的增加先增加后下降,在一定炸高范围内表现出对炸高的不敏感性,最佳炸高为60 mm;随着炸高的增加,侵彻钢锭横断面形状的底部宽度从55 mm增至75 mm,中间的侵彻深度从70 mm增至84 mm,两端的侵彻深度从40 mm增至70 mm,切口剖面形状更趋于平缓;数值模拟获得的侵彻结果与切割试验获得的结果基本一致。该三维数值计算模型可以用来模拟实际的切割器,获得的切割钢锭的特点和规律能够较好地反映实际切割过程。     

12.7mm穿燃弹对Q235半无限厚靶板的侵彻行为

针对12.7 mm穿燃弹对半无限厚均质各向同性软钢靶的侵彻行为,采用12.7 mm弹道枪进行了多发垂直侵彻Q235半无限钢靶的弹道试验.试验结果表明:12.7 mm穿燃弹对Q235半无限钢靶的侵彻过程中弹芯无明显变形,表现为刚性侵彻,侵彻深度与弹芯的着靶动能呈线性关系.利用LS-DYNA有限元软件对12.7 mm穿燃弹...     

搅拌摩擦焊在海军装备上的应用

概述了搅拌摩擦焊的工作原理及其特性，搅拌摩擦头材料与设计，被焊接工件的固定，模拟和模型技术的应用，以及它在船舶和两栖突击车上的应用可行性。试验结果表明，这种先进的固相焊接技术十分适合船用5000、6000和7000系铝合金与两栖突击车用2195铝合金，船体结构钢（DH-36，EH-36，未来航空母舰和水面战斗舰艇使用的HSLA-65高强度低合金钢），双体船用无磁不锈钢AL-6XN，推进器用Ni-Al铜合金等材料的连接。着重叙述了该技术的试验研究取得的成果与需要进一步探讨和解决的重大技术问题。     

某隔板起爆器冲击起爆过程的数值模拟与实验研究

为了提高火工品的可靠性设计水平,将数值模拟技术引入隔板起爆器的设计中.利用LS-DYNA软件对某隔板起爆器隔板传爆过程进行模拟,计算得出可靠传爆不会穿透隔板的隔板厚度介于2.0 mm与5.0 mm之间.验证试验结果表明当隔板厚度为1.5～2.4 mm时,隔板能够完成正常功能,计算结果与实验结果基本吻合.     

弹头触发引信防雨试验水柱靶仿真

为了研究弹头触发引信防雨试验中采用的人工水柱靶与自然雨滴的等效性,通过数值仿真软件,应用光滑粒子流体动力学方法和有限元法耦合方法,仿真了不同触发区直径的弹头触发引信内凹和外凸触发机构分别撞击雨滴及其质量等效水柱靶的过程,得到了撞击过程中触发区内触杆剪切凸台最大剪切应力的峰值、持续时间和波形。仿真结果表明,按质量等效原则确定的人工水柱靶能够较准确地模拟自然雨滴撞击引信触发区过程,可用于弹头触发引信防雨性能试验考核。     

舰炮含钳爪回转机构的伸爪运动特性研究

针对舰炮含钳爪回转机构运动问题,为获得机构的运动特性,通过模型简化、理论公式推导和算例分析,进行了间歇式含钳爪回转机构伸爪运动的理论与计算研究。以含钳爪回转机构为对象得到机构运动的简化杆件模型,根据伸爪运动过程中的杆件构型变化、多坐标系的转换关系和封闭矢量法进行了机构伸爪的运动学分析;通过机构伸爪受力分析、利用达朗贝尔原理和拉格朗日方程建立了机构伸爪的动力学方程;基于机构的几何参数与驱动参数,进行数学仿真软件MATLAB算例分析和多体动力学仿真软件ADAMS虚拟样机仿真实验,并对比运动分析的理论变化曲线和仿真变化曲线。结果表明：理论曲线与仿真曲线的变化情况基本一致,构型变化会影响机构的动力学特性,转角加速度在构型变化处存在突变现象,偏心销的存在会导致运动轨迹波动,但对定位误差影响较小;此外,偏心销能在减小加速度突变的同时会引起加速度振荡。     

TC4钛合金板对球形弹抗冲击损伤特性研究

为研究钛合金板在球形弹冲击下的弹道性能与失效特性,在一级气炮进行弹体正冲击靶板试验,获取弹体的弹道极限速度和速度曲线。用有限元软件Abaqus建立弹体撞击靶板的仿真模型,计算获取弹体不同入射角冲击靶板的弹道极限速度,验证数值仿真模型及参数有效性。结果表明:质量为8.35 g的刚性球形弹冲击厚度为2 mm的钛合金板时,数值仿真的弹体弹道极限为231 m/s,试验为233 m/s,两者相差0.86%。随弹体冲击角度逐渐增大,靶板弹道极限逐渐增大,靶板的拉伸撕裂程度更严重。     

聚能战斗部在防空反导中的毁伤效能研究

为研究聚能战斗部在防空反导中的毁伤效能,介绍等效靶板论证与装药结构设计,给出数值计算方案,并通过AUTODYN软件对3种典型聚能侵彻体以不同角度侵彻等效运动靶板进行数值模拟.结果表明:聚能侵彻体和等效靶板的相对运动影响毁伤效能,存在开坑体积逆向叠加效应,同时聚能射流较易受等效靶板扰动,杆式射流毁伤效果更优,爆炸成型弹丸开口直径更大但穿深不足.