外文翻譯--攪拌摩擦焊攪拌頭在材料流動(dòng)和焊縫形成時(shí)的作用 中文版.docVIP

外文翻譯畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：火箭燃料貯箱FSW焊接用組合夾具設(shè)計(jì)原文：Theroleoffrictionstirweldingtoolonmaterialflowandweldformation譯文：攪拌摩擦焊攪拌頭在材料流動(dòng)與焊縫成形方面的作用攪拌摩擦焊攪拌頭在材料流動(dòng)和焊縫形成時(shí)的作用作者：K.Kumar,SatishV.Kailas國籍：印度出處：愛思唯爾科技部摘要：本文嘗試讓人理解攪拌摩擦焊焊縫形成的機(jī)制以及攪拌摩擦焊攪拌頭在這里面所起的作用。通過特殊的焊接實(shí)驗(yàn)過程來理解材料流動(dòng)的模式，其中攪拌摩擦焊攪拌頭和基材的相互影響是逐漸增加的。結(jié)果表明，在攪拌摩擦焊焊縫形成過程中一共有兩種材料流動(dòng)規(guī)則，分別命名為“pin-driven流動(dòng)”與“shoulder-driven流動(dòng)”。這些材料的流動(dòng)規(guī)則混合在一起成為一個(gè)完整的焊接。這些規(guī)則明顯的對(duì)比導(dǎo)致在攪拌摩擦焊焊接過程中產(chǎn)生洋蔥圈模式。此外，根據(jù)材料流動(dòng)特性，焊縫形成的機(jī)制也被提出。關(guān)鍵詞：攪拌摩擦焊材料流動(dòng)機(jī)制缺陷攪拌頭設(shè)計(jì)1.介紹：環(huán)境友好型攪拌摩擦焊工藝是高強(qiáng)度鋁合金焊接的有潛力且行之有效的方法。這種固態(tài)局部熱力結(jié)合工藝主要用于無消耗對(duì)接和搭接。一般來說，這個(gè)工藝是通過把一個(gè)旋轉(zhuǎn)的攪拌摩擦焊攪拌頭插入到兩塊緊固夾塊的連接處來實(shí)現(xiàn)的，直到軸肩接觸到材料正在被焊接的表面，這一過程會(huì)沿著焊接線進(jìn)行。摩擦熱和形變熱在法向力作用下被用于焊接。主要熱源是來自攪拌頭軸肩的摩擦熱，次要熱源是來自攪拌頭的形變熱。攪拌摩擦焊的工序和術(shù)語在圖1中用圖示的方式表示出來。攪拌頭旋轉(zhuǎn)的速度矢量是前進(jìn)側(cè)（AS），橫向相同，與速度矢量相對(duì)的是回轉(zhuǎn)側(cè)（RS）。工藝參數(shù)是刀具的幾何形狀，軸向力，旋轉(zhuǎn)速度，進(jìn)給速度，傾斜角度。刀具的傾斜角度指刀具的軸線與金屬板被焊表面之間的角度。通常顯微鏡研究顯示攪拌摩擦焊在微觀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)上有四個(gè)不同的區(qū)域，分別名為焊核區(qū)（WN）、熱機(jī)影響區(qū)（TMAZ）、熱影響區(qū)（HAZ）以及基材（或者叫母材）。攪拌頭的幾何形狀被認(rèn)為是影響材料流動(dòng)和熱量輸入的其中一個(gè)主要因素，這反過來也會(huì)影響焊縫的質(zhì)量。通過數(shù)據(jù)研究攪拌頭角度在不同區(qū)域的影響，晶粒的尺寸以及焊接強(qiáng)度，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果和模型十分吻合。Kumar與Kailas用不同外型的攪拌頭進(jìn)行試驗(yàn)解釋了軸肩直徑，攪拌頭直徑和攪拌頭外形對(duì)缺口的大小位置，力學(xué)性能，最終晶粒尺寸上的影響。但是，在攪拌摩擦焊設(shè)計(jì)方面并沒有足夠的理論背景。在大多數(shù)調(diào)查報(bào)告中，由于很多原因，攪拌頭外型沒被提到。Mishra與Ma指出，大多數(shù)攪拌頭的設(shè)計(jì)都來自于直觀的理念。推進(jìn)攪拌摩擦焊攪拌頭設(shè)計(jì)理念的第一步是了解攪拌頭在攪拌摩擦焊縫成形時(shí)的作用。在固態(tài)焊接中，焊縫成形的公認(rèn)原則認(rèn)為當(dāng)一對(duì)無污染的表面距離相近到原子間距時(shí)，是原子間的作用力導(dǎo)致它們互相粘合。在大多數(shù)固態(tài)焊接工藝中，像鍛焊，擴(kuò)散焊，摩擦焊，爆炸焊，超聲波焊，滾焊等等，粘接是靠在規(guī)定的壓力和溫度下，消除氧化層和雜質(zhì)來不斷產(chǎn)生新的金屬接觸面而形成的。這些工藝通過修改基材的接合面來滿足固態(tài)焊接的條件，這么做不會(huì)產(chǎn)生額外的表面。相反，在攪拌摩擦焊中，由于第三者（攪拌頭）的加入，焊接工藝過程中會(huì)產(chǎn)生額外的接合面。最后，在正確的壓力和溫度下，所有的表面結(jié)合在一起，這就是固態(tài)焊接產(chǎn)生聲音的原因。因此，只有當(dāng)攪拌頭的作用被知曉時(shí)，攪拌摩擦焊焊縫形成機(jī)制才能被清楚的知道。研究材料流動(dòng)能夠很好的了解到攪拌頭在焊縫成形時(shí)的作用。根據(jù)大量的研究資料，通過電腦分析材料的流動(dòng)，得出結(jié)論，材料流動(dòng)是復(fù)雜的難懂的。一般情況下，材料流動(dòng)的可視化是通過在焊接痕跡中引入一個(gè)標(biāo)記材料或者其他材料，在焊接后，可以通過X光或者斷層或差分蝕刻找到這個(gè)被標(biāo)記材料，以此與初始位置比較。但是，有人說引入的標(biāo)記材料破壞了材料流動(dòng)的自然性，因?yàn)椴煌牟牧狭鲃?dòng)性是不同的，這會(huì)形成新的接合面。在另一方面，不同的材料在不同情況流動(dòng)原則不同，不能拿來于攪拌摩擦焊接過程中的情況來相似比較。弗拉蒂尼等對(duì)材料流動(dòng)的研究做出了巨大貢獻(xiàn)。他們通過分析微觀組織的演變把材料流動(dòng)具體化。攪拌摩擦焊接中有個(gè)有意思的現(xiàn)象是圈模式的形成。在這方面弗拉蒂尼和司南有研究。司南解釋說洋蔥圈的形成就像粘土模型。他指出，洋蔥圈的形成是一個(gè)幾何現(xiàn)象。他說，大量半圓柱形的材料在每次攪拌頭旋轉(zhuǎn)時(shí)受擠壓，橫截面切片通過這些半圓柱就形成了洋蔥圈形狀。弗拉蒂尼等人用數(shù)值模型解釋洋蔥圈模式的形成，他們認(rèn)為材料從回轉(zhuǎn)側(cè)進(jìn)入運(yùn)動(dòng)區(qū)域并在攪拌頭后面旋轉(zhuǎn)。但是，沒有任何實(shí)驗(yàn)證據(jù)能夠證明洋蔥圈模式形成機(jī)制是正確的。另外一個(gè)重要的方面是攪拌摩擦焊中瑕疵的形成機(jī)制。Kim，艾爾高凡以及Balasubramanian提出了大量有關(guān)腔，溝，洞等缺陷的形成機(jī)制。不久他們就斷定是供熱不足或過熱以及異常的攪拌造成缺陷的形成。藏等人認(rèn)為在鎂鋁合金的攪拌摩擦焊接過程中氣孔的形成是由于肩部底部壓力不足。但是，沒有任何有價(jià)值的信息說明攪拌頭在缺憾形成中起到作用。在本次調(diào)查中，通過分析材料流動(dòng)情況來分析攪拌頭在攪拌摩擦焊接過程中所取得的作用這個(gè)簡單的方法被提出。此次調(diào)查，材料流動(dòng)的分析不是依靠外來引入的標(biāo)記材料，而是靠觀察與分析攪拌摩擦焊接的形成機(jī)制以及缺陷的形成機(jī)制和洋蔥圈模式。2.實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)中使用的基材是7020-T6。7020是一種在航天工業(yè)里用作構(gòu)架的中等強(qiáng)度的鋅鎂鋁合金。其標(biāo)準(zhǔn)的合金成分是鋅占4.63%左右，鎂占1.13%，剩余的都是鋁?；拇笮?00m*75mm*4.4mm。這次研究中所使用的攪拌頭有著長約4.2mm，頂部直徑6mm底部直徑4mm的攪拌針，并有直徑為20mm的平肩。圓臺(tái)型攪拌針輪廓是根據(jù)普拉多和Murr提出的自