《逆向差速攪拌摩擦焊接方法及接頭形成機理研究》是依託哈爾濱工業大學，由劉會傑擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：逆向差速攪拌摩擦焊接方法及接頭形成機理研究
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉會傑
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對空間焊接現場製造及在軌修復的潛在需求，提出一種攪拌針與軸肩逆向差速旋轉的攪拌摩擦焊接新方法，其主要思路是設計攪拌針與軸肩相互分離的攪拌頭，攪拌針高速旋轉，軸肩低速旋轉，攪拌針與軸肩的旋轉方向相反。利用攪拌針的高速旋轉，降低軸向壓力、旋轉扭矩和前進阻力，減小能量消耗，降低裝夾要求，提高焊接效率；利用軸肩的低速旋轉，保證焊縫成形，同時降低前進阻力；利用攪拌針與軸肩的逆向旋轉，降低焊縫兩側微觀組織的不對稱性，從而提高接頭性能。.採用試驗研究、理論分析和數值模擬相結合的研究方法，建立一套逆向差速攪拌摩擦焊接系統，重點研究焊接溫度場及焊縫成形特徵，分析焊接過程載荷參量隨焊接工藝參數的變化規律，闡明接頭微觀組織與接頭性能的相關性，揭示逆向差速攪拌摩擦焊接頭的形成機理，實現焊接工藝參數的最佳化，為高強鋁合金空天結構的焊接現場製造及可靠連線提供理論依據並奠定技術基礎，推動空間攪拌摩擦焊接技術的發展。
結題摘要
針對空間焊接、在軌修復的潛在需求以及提高接頭性能的目的，開展攪拌針與軸肩逆向差速旋轉的攪拌摩擦焊接方法研究。通過攪拌針的高速旋轉，減小軸向壓力、旋轉扭矩和前進阻力，提高焊接效率；通過軸肩的低速旋轉，保證焊縫成形，降低前進阻力；利用攪拌針與軸肩的逆向旋轉，降低焊縫兩側微觀組織的不對稱性，從而提高接頭性能。 研究內容包括：焊接溫度場分布及焊接載荷參量隨焊接工藝參數的變化特徵，焊接工藝參數對接頭性能的影響規律，接頭微觀組織特徵及其與接頭性能的相關性，逆向差速攪拌摩擦焊接頭的形成機理，焊接工藝參數的最佳化及控制。 研製了逆向差速攪拌摩擦焊接系統，進行了逆向差速攪拌摩擦焊接試驗研究，模擬分析了逆向差速攪拌摩擦焊接的溫度場形態及特徵，基於溫度場模擬結果以及伺服電機輸出扭矩實測結果計算了逆向差速攪拌摩擦焊接的過程載荷，闡明了軸向壓力、主軸扭矩和前進阻力的變化規律。 研究了逆向差速攪拌摩擦焊接頭的微觀組織和力學性能，重點分析了接頭各區晶粒形態和沉澱相的演變特徵，確定了接頭性能隨工藝參數的變化規律，實現了攪拌摩擦焊接工藝過程的最佳化，獲得了高強度的攪拌摩擦焊接頭。 深入研究了攪拌摩擦焊接頭性能與微觀組織的相關性，揭示了逆向差速旋轉條件下接頭微觀組織的形成機理，實現了接頭組織與性能的調控，為逆向差速攪拌摩擦焊接方法的工程套用提供了理論依據和技術基礎。 通過上述研究，發表SCI檢索論文10篇，申報國家發明專利7項，培養博士和碩士研究生7名。
