惯性摩擦焊温度场及接头对称性研究材料加工工程专业论文.docxVIP

A Thesis Submitted in Fulfillment of the Requirments for the Degree of Master of Engineering The study on Inertia friction welding temperature field and the symmetry of welding joint Submitted by Shuo Qiu Supervised by Professor Jingyong Li Jiangsu University of Science and Technology June, 2013 江苏科技大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得 的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写 过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本 人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：邱硕 2013 年 06 月 17 日 江苏科技大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家 有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏科技大 学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于： (1)必威体育官网网址□，在 年解密后适用本授权书。 (2)不必威体育官网网址□。 学位论文作者签名： 邱硕 指导教师签名： 2013 年 06 月 17 日 年 月 日 摘 摘 要 Ab Abstract I I II II 摘 要 惯性摩擦焊接是一种高效、可靠、节能的固态焊接方法，利用飞轮储存的动能使 金属表面互相摩擦产生的热量，在顶锻压力作用下实现工件之间的焊接，是目前最为 先进的焊接方法之一。随着新型发动机材料的使用，惯性摩擦焊已经成为制造航空发 动机转子无法替代的工艺方法。 本文以 45#钢为主要试验材料，配合 GH4169 高温合金验证了惯性摩擦焊过程中 温度场的规律，分别使用自制无线测温系统及无纸测温仪对惯性摩擦焊过程中固定端 及旋转端的温度场进行了实时检测和记录；用红外热成像仪拍摄了焊接过程，研究了 飞边表面的热耗散过程；对焊后试样进行宏观及微观分析，从飞边宽度、两侧轴向缩 短量以及焊缝宽度等方面检测了惯性摩擦焊接头的非对称性。 试验结果表明：惯性摩擦焊摩擦界面两侧的温度场、宏观形貌及微观组织均存在 明显的非对称性，具体表现为：（1）固定端升温时刻先于旋转端，升温速率及温度值 高于旋转端；（2）固定端飞边宽度及轴向缩短量大于旋转端，固定端飞边宽度占飞边 总宽度比值与转速成正比，与试棒直径及转动惯量成反比，固定端轴向缩短量在总缩 短量中所占比例与转速、转动惯量及直径成反比；（3）固定端焊缝宽度大于旋转端， 焊缝宽度与转速成反比、与热流密度及试棒直径成正比、与转动惯量无关；两端焊缝 宽度差值与轴向压力在轴心附近呈反比关系而在外圆方向呈正比关系；且一定参数范 围内，焊接热流密度低于 1.5J/(m2·s)时，试样轴心处焊缝存在“狭窄型焊缝”，其长 度与宽度与热流密度成正比。 试验研究还发现，45#钢焊缝区晶粒最细，变形晶区次之，热影响区最大，且距轴 心位置越远，晶粒越大；GH4169 合金中变形晶区终存在于焊缝边缘，且外圆处宽度 值高于轴心处；各自最佳焊接参数下，GH1469 合金飞边带走热量大于 45#钢，占总热 量比值小于 45#钢；惯性摩擦焊焊接过程中飞边表面上各点的温度曲线存在第一峰值 温度及第二温度，第一峰值与第二峰值在数值上无规律；焊接结束后飞边对焊缝及焊 接热影响区有回流再加热作用。 关键词： 惯性摩擦焊；温度场；非对称性；红外测温 Abstract Inertia friction welding is one of the most advanced solid state welding method now, which has the characteristics such as highly efficient, reliable and energy-saving solid state welding method. Especially, the workpiece to be welded by the heat generated by metal surfaces rub against each other which is driven by the kinetic energy stored in flywhee