304不锈钢与PA66塑料激光焊接工艺研究

目的 研究304不锈钢和PA66(尼龙)的焊接工艺,提高焊缝剪切强度。方法 采用500 W光纤激光器对异种材料进行搭接焊接实验,对激光功率、焊接速度、离焦量、焊接次数进行四因素四水平正交实验,并且测试焊缝剪切强度。结果 当激光功率为350 W,焊接速度为600 mm/s,离焦量为1 mm,焊接次数为3时,焊缝剪切强度达到最大的58 MPa。极差分析结果表明,影响焊缝剪切强度的因素依次为激光功率、离焦量、焊接速度、焊接次数。结论 微观结构分析结果表明,焊缝在PA66塑料侧呈现韧性断裂;在304不锈钢侧呈现韧性脱落,塑料和不锈钢有紧密的贴合,这种结构有利于提高焊缝的剪切强度。     

SUS304不锈钢/Q345R碳钢爆炸焊接工艺参数研究

针对实际生产中在爆炸焊接窗口内取值时因为所取参数不同而导致生产的复合板结合强度差异较大这一现状,通过对SUS304不锈钢／Q345R碳钢爆炸焊接窗口内不同工艺条件得到的复合板进行剪切强度测试及金相分析,得到界面结合强度与界面波形的关系以及两者随工艺参数的变化规律,找到窗口内最佳的工艺参数,以提高爆炸焊接复合板质量以及生产效益。研究表明：界面波形的波长和振幅随着装药量的增加而增大,随基复板间距的增加先增大后减小。爆炸焊接窗口内最佳工艺参数取值范围与复板厚度有关。复板为薄板（3mm）时,取得最佳结合强度时界面波形波长为1250μm左右,振幅为200μm左右,对应的最佳装药质量比为1．02,基复板间距为8mm,取值比理论最佳值偏高;复板为厚板（6mm）时,取得最佳结合强度时界面波形波长为900岫,左右,振幅为100μm左右,对应的最佳装药质量比为0．45,基复板间距为14mm,取值靠近下限。当界面波长与振幅相同时,复板为薄板的结合强度要高于厚板。     

纤维铺放压紧力及预浸带加热温度对复合材料力学性能的影响

采用三因素四水平正交实验与单因素实验相结合, 通过力学性能测试及SEM和光学显微镜微观形貌观察研究了复合材料铺放过程中压紧力、 预浸带加热温度及芯模温度对复合材料力学性能的影响。实验结果表明: 压紧力与加热温度对层间剪切强度(ILSS)影响很大, 而芯模温度影响较小; 当压紧力为600 N、 预浸带加热温度为30℃、 芯模温度为18℃时, 复合材料综合力学性能达到最佳。微观形貌观察结果表明: 随着压紧力和预浸带加热温度升高, 纤维与树脂接触充分, 树脂与纤维分布均匀性较好, 层间富树脂区的厚度较小, ILSS逐渐增加; 但当预浸温度上升到40℃以后, 压紧力作用导致树脂与纤维的分布均匀性变差, 层间富树脂区的厚度较大, 从而导致ILSS下降。     

铝锂合金搅拌摩擦焊研究

采用柱形带螺纹搅拌针搅拌摩擦焊接5 mm厚铝锂合金轧制板材,并对接头组织、力学性能及断裂特性进行了研究.接头形成差别明显的三个区域:焊核区、热机影响区和热影响区.拉伸实验表明,接头强度随着焊接速度的提高先增加,并于v=60mm/min处达到最大值340MPa;当v＞60mm/min时,接头强度迅速下降.铝锂合金搅拌摩擦接头断裂模式为韧脆混合型断裂,并以脆性断裂为主.     

7050-T7451铝合金搅拌摩擦焊接头组织和性能

在不同焊接工艺参数下对3.5 mm厚的7050-T7451铝合金进行了搅拌摩擦对接焊,并对焊缝成形质量、接头微观组织演变和拉伸性能进行了深入研究。结果表明,当搅拌头旋转速度(ω)在400～1 000 r/min、焊接速度(v)在50～300 mm/min时,均可获得内部无缺陷的接头。当焊接速度不变时,随搅拌头旋转速度的增加,接头的拉伸性能先增大后减小。当搅拌头旋转速度为600 r/min、焊接速度为150 mm/min时,接头的拉伸性能最好,抗拉强度为475 MPa,强度系数达90%,伸长率为5.7%。当ω/v的值处于4～6之间时,可获得拉伸性能优良的接头。     

基于响应面法的5052铝合金搅拌摩擦焊接工艺参数研究

目的 建立搅拌摩擦焊接工艺参数与焊接接头抗拉强度之间关系的响应曲面模型,并依此模型研究焊接工艺参数变化对接头抗拉强度所产生的影响,得到最佳工艺参数,提高焊接接头强度。方法 以5052-H112铝合金为研究对象,基于响应面法优化设计试验方法,以转速、焊接速度、轴肩压入深度为因素,焊接接头的抗拉强度为响应值设计试验,建立对应的响应函数与回归模型,对模型进行方差分析,根据模型得到最佳工艺参数值,并与试验结果作比较。结果 成功建立了响应模型,在分析模型和试验验证后发现,在选定的工艺参数范围内,当转速为737 r/min、焊接速度为60 mm/min、轴肩压入深度为0.3 mm时,接头抗拉强度达到最优值227 MPa。结论 通过响应面分析得到,转速和焊接速度对抗拉强度的影响最大,且两者交互作用显著,在给定范围内随着转速和焊接速度的提高,抗拉强度增大至峰值后下降,轴肩压入深度单独对接头抗拉强度的影响较小,其与转速交互影响显著。通过响应曲面法优化后的焊接工艺参数明显提高了5052-H112铝合金搅拌摩擦焊焊接头抗拉强度。     

针刺工艺参数对炭布网胎增强C/C材料力学性能的影响

采用机械针刺技术, 研究了针刺密度、针刺深度对原位针刺增强碳布网胎迭层预制体结构C/C材料力学性能的影响. 结果表明, 采用高的针刺密度和针刺深度参数, 可获得高的预制体密度和纤维体积分数, 针刺密度和针刺深度对材料层间剪切性能的影响程度比对压缩、弯曲性能的影响程度大, 采用一定密度的碳布网胎时, 在一定范围内, 提高针刺密度和深度能提高材料的力学性能,当针刺密度控制在20～50针/cm²、针刺深度控制在12～16mm时, C/C材料力学性能随两针刺参数值升高而提高; 当针刺密度控制在30针/cm²时, C/C材料弯曲及X-Y向压缩强度分别达到137.68、224MPa, 剪切强度达到15.5MPa, 针刺深度为12mm时, 材料弯曲及X-Y向压缩强度分别达到134.24、213.2MPa, 为较佳的针刺工艺参数.     

CF/PEI复合材料超声焊工艺优化及机理研究EI北大核心

碳纤维复合材料(CFRP)广泛应用于航空航天领域,高效连接技术是影响CFRP构件制造成本和使用安全的关键因素之一。利用超声焊技术对碳纤维增强聚醚酰亚胺树脂基复合材料(CF/PEI)进行焊接,采用单搭接剪切强度(LSS)测试研究了超声焊接压力和焊接时间对复合材料超声焊接头强度的影响,利用扫描电镜对断面微观形貌进行表征;并对实验数据进行线性拟合分析,结合BP神经网络与遗传算法对时间和压力参数进行优化并预测接头强度;最后研究了保压时间对接头强度的影响机理。结果表明:当焊接时间为2.5 s,焊接压力为0.45 MPa时,LSS达到最大值为25.6 MPa,较高的焊接强度是由于接头表面形成致密稳定的结构所致;BP神经网络将实验数据细化,遗传算法模拟出的LSS值为24.8 MPa,与实验结果误差仅为3%;随着保压时间的增加,超声焊接头强度呈现先快速增大后趋于稳定的变化趋势,当保压时间为5 s,时焊接界面处的熔融树脂基本固化完全,PEI树脂与碳纤维形成致密结构,焊接头强度达到稳定。     

环形光斑激光塑料焊接工艺研究

目的 为了提高塑料焊接焊缝的剪切强度,满足实际生产要求.方法 采用环形光斑进行激光焊接试验,通过对激光功率、焊接速度、离焦量工艺参数进行三因素三水平正交试验,得到最佳工艺参数.结果 在最佳工艺参数条件下,即激光功率为50 W,焊接速度为150 mm/s,离焦量为5 mm时,PA66塑料焊缝最大剪切强度为21.6 MPa.焊缝切片分析结果表明,环形光斑激光焊缝的熔深均匀一致,内部无气孔产生.结论 正交试验的极差分析结果表明,对焊缝剪切强度的影响因素由主到次依次为离焦量、激光功率、焊接速度.     

GTAW焊接过程声音信号的分析

研究分析钨极氩弧焊（GTAW）时焊接气流,焊接速度,电弧长度和声音信号采集角度对采集到的声压信号的影响。结果表明：速度对声压影响最小;焊接声音随气体流增加而增加,当流量大于15L／min,声压信号趋于恒定;电弧长度在3．5—5mm之间时,声压随弧长变化显著,当超过5mm时变化不明显;声压随麦克风采集角的增加而增加,当大于60°时声压值变化不大,焊接声压强度在空间的分布近似于声源模型中的偶极子模型。     

碳纤维感应元件厚度对碳纤维增强热塑性复合材料感应焊接接头力学性能及断裂形式的影响

利用碳纤维织物与树脂薄膜制备了0.2 mm、0.3 mm与0.5 mm 3种不同厚度的碳纤维感应元件，并开展碳纤维增强热塑性复合材料(Carbon fiber reinforced thermoplastic composite,CFRTP)感应焊接建模仿真与工艺试验。观察CFRTP感应焊接接头成形形貌，开展接头拉伸剪切强度测试与断口形貌分析，着重探究感应元件厚度对接头力学性能与断裂形式的影响。研究结果表明：碳纤维感应元件能在不引入异质材料的前提下实现CFRTP的高质量感应焊接，但接头界面温度分布具有明显的不均匀性；随着感应元件厚度的增加，过量的树脂会降低接头的成形效果、连接质量与力学性能，同时界面的有效连接面积也随之减小；当感应元件厚度为0.2 mm时，焊接接头的拉伸剪切强度最高可达23.77 MPa；焊接接头的断裂形式包括感应元件内聚破坏、母材表层自破坏、界面破坏和混合破坏，造成接头失效的断裂机制根据感应元件厚度的改变而发生变化。     

田口实验设计方法在门板轮廓度焊接变形控制中的应用

本文应用田口方法的试验设计技术,对影响门板框架轮廓度焊接变形的因素进行优化,选取焊接电流、焊接速度、压紧位置以及反变形量作为可控因素,以门板轮廓度为质量特性,采用正交表L9(3~4)设计试验方案,优选出一组最佳参数组合。分析结果表明,180A的焊接电流、低速的焊接速度、距门板上档350mm的压紧位置以及5mm的反变形量为最佳参数组合。     

飞机-跑道耦合作用下刚性跑道振动响应研究

基于飞机-跑道耦合分析,建立了飞机主起落架四自由度模型,得出飞机在不同平整度道面激励下的随机荷载;建立了考虑接缝的跑道三维有限元模型,将前述飞机动荷载作用于跑道,研究了飞机随机荷载作用下跑道结构的振动响应,分析了跑道各结构层及土基不同深度处跑道振动响应的变化规律,面层中心动位移、振动响应、跑道远端振动响应随跑道土基强度变化规律。结果表明:在跑道整个宽度范围内,面层中心处振动基频与道面远端振动基频基本一致,振幅呈“W形”变化;同一位置沿跑道深度方向,振动基频不变,仅振幅逐渐变小,该飞机荷载作用下,振幅衰减集中于土基3 m~11 m范围内,面层至土基3 m深度处的衰减仅为10%左右;土基强度对场道动位移峰值、振动基频影响较大,动位移峰值与土基动模量呈乘幂关系;当土基动模量由90 MPa增加至240 MPa时,跑道振动基频呈线性增大趋势,但土基模量增加至240 MPa后,随动模量增大,振动基频增加放缓。     

喷丸处理对2219铝合金搅拌摩擦焊焊接残余应力的影响

对2219铝合金板进行了搅拌摩擦焊(FSW)和喷丸处理，采用X射线衍射仪(XRD)测量了搅拌摩擦焊和喷丸产生的残余应力，分析了残余应力的分布特征，研究了弹丸直径、弹丸材料、喷射距离等参数对搅拌摩擦焊接残余应力分布的影响。结果表明：焊接后，焊缝附近存在较大的残余拉应力，焊缝中心线±20 mm范围内的平均应力高达100.9 MPa,而远离焊缝的母材区域接近零应力状态；喷丸后，试样残余应力分布发生显著变化，表层残余应力表现为压应力，并且该压应力数值随着深度的增加先增大后减小，最后保持为拉应力；增大弹丸直径可提高最大残余压应力值和残余压应力层深度，但当弹丸直径继续增大至1.2 mm时，最大残余压应力值不再继续增大；选用合适的弹丸材料可获得理想的残余压应力分布情况；随着喷射距离的增大，最大残余压应力值和残余压应力层深度先增大后减小。     

加载速率对点阵铝力学行为及吸能特性的影响

目的研究基体材料和加载速率对点阵铝力学性能和吸能特性的影响规律。方法针对工业纯铝、6063铝合金为基体的点阵铝在3种不同的加载速率下进行压缩力学试验。结果加载速率从2mm/min增加到250 mm/min时,点阵纯铝的屈服强度增加了2 MPa,点阵6063铝合金的屈服强度增加了7.6 MPa;加载速率从250 mm/min增加到500 mm/min时,点阵纯铝的屈服强度变化不大,而点阵6063铝合金的屈服强度增加了8.2 MPa;当加载速率一定时,点阵6063铝合金的屈服强度要大于点阵纯铝。结论点阵6063铝合金的力学性能和单位体积吸能随着加载速率的增大而增大,并且点阵6063铝合金的力学性能和吸能特性要大于点阵纯铝。     

镁合金光纤激光摆动焊接工艺研究

气孔是压铸镁合金激光焊接最主要的问题,会导致焊接接头的抗拉强度较低。为了解决镁合金焊接中产生气孔的问题,采用2 000 W光纤激光器作为光源,摆动焊接头对焊缝进行扫描焊接,通过改变焊接速度、振幅以及扫描频率,研究摆动焊接工艺参数对焊缝质量的影响。结果表明:当焊接速度50 mm/s,扫描振幅2 mm以及扫描频率250 Hz时,得到无气孔的焊缝,焊接接头抗拉强度达到母材的90%。     

激光透射连接PET的工艺参数建模与优化

为了获得激光透射连接聚对苯二甲酸乙二酯薄板的最佳工艺参数,采用响应曲面法对影响激光透射连接质量的四个主要影响因素即激光功率、扫描速度、压紧力、扫描次数进行建模与优化。利用Design Expert软件分析了主要工艺参数对连接质量的影响,并获得了最佳工艺参数:激光功率33.2W、扫描速度9 mm/s、压紧力0.45 MPa、扫描次数3。最后,把响应曲面所建立数学模型的预测结果与试验的实际结果进行对比,发现两者吻合良好。     

工艺参数对AA2524回填式搅拌摩擦点焊接头成形及力学性能的影响

目的 改善2 mm厚AA2524回填式搅拌摩擦点焊（RFSSW）接头的成形和力学性能。方法 采用不同扎入深度和不同转速进行焊接,焊后对接头的孔洞大小、套筒退出线上的裂纹长度和拉剪强度进行对比,获得扎入深度和转速对接头成形和拉剪强度的影响规律。结果 扎入深度为2.6 mm时,接头孔洞较小,断裂载荷较高。随着转速的增加,接头孔洞逐渐减小,套筒退出线的裂纹减少,拉剪强度逐渐升高。扎入深度2.6 mm,焊接时间6 s,转速为2600 r/min时,获得了无孔洞和无退出线裂纹的接头,断裂载荷最大,为9.4 kN。结论 合适的扎深和转速匹配,可以获得成形良好,高断裂载荷的接头。     

板片表面缺陷尺度对印刷板式换热器扩散焊接的影响研究

针对印刷板式换热器换热板片表面缺陷的尺度问题,开展试验分析研究,重点研究了板片表面缺陷宽度对换热器芯体扩散焊性能的影响规律,从拉伸强度和微观界面组织两个方面阐述了缺陷宽度对扩散焊接的影响情况。结果表明,当缺陷深度小于0.1 mm,宽度小于0.82 mm时,表面缺陷不影响印刷板式换热器的焊接性能。      

轴肩直径对6061铝合金搅拌摩擦焊轴向力的影响

目的 降低搅拌摩擦焊接过程中的轴向力,选择直径合适的轴肩,提高搅拌摩擦焊的焊接效率以及接头性能。方法 设计并使用了3种不同轴肩直径的搅拌头（9,12,15 mm）对6061铝合金进行焊接,记录并分析焊接轴向力的变化,观察焊缝表面形貌及微观组织,选择合适的轴肩直径。结果 “轴向力-时间”曲线上下起伏,当轴肩直径为15 mm时,曲线呈现较大的起伏;随着轴肩直径的减小,焊接轴向力也随之减小,当焊接速度为95 mm/min,搅拌头旋转速度为1500 r/min时,轴肩直径为9 mm的搅拌头所产生的平均轴向力最小,最小值约为2311 N;9 mm轴肩焊接所形成的焊缝表面形貌光滑,飞边量少;轴肩直径越小,焊核区晶粒尺寸越细小,当轴肩直径为9 mm时,焊核区晶粒尺寸为9.77 μm。结论 在相同的焊接参数下,选用9 mm轴肩所产生的轴向力小,焊缝表面形貌优,焊核区晶粒尺寸细化,接头力学性能好。