攪拌摩擦焊（Friction stir welding,FSW）技術(shù)是一種新型的固相連接技術(shù),以其焊接溫度低、焊接變形小和接頭質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用在輕質(zhì)合金的焊接中。由于其焊接熱輸入來源于摩擦產(chǎn)熱,焊接過程中攪拌頭需要輸入很大的軸向壓力,造成攪拌頭壽命短、焊接速度提升難、焊接載荷大等缺點(diǎn)。超聲振動(dòng)輔助攪拌摩擦焊技術(shù)作為一種機(jī)械能輔助形式,在改善焊接質(zhì)量、降低焊接載荷和提升焊接速度的同時(shí)避免了雙重?zé)嵫h(huán)和惡化工況等其他熱源輔助形式的不足,逐漸成為了研究的重點(diǎn)。然而超聲振動(dòng)的影響較為復(fù)雜,涉及焊接產(chǎn)熱、材料流動(dòng)等多方面影響,單純的依靠工藝試驗(yàn)并不能充分解釋焊接過程中的材料變化。通過數(shù)值模擬的方式,分析超聲振動(dòng)對(duì)攪拌摩擦焊接過程中的溫度場(chǎng)和材料塑性流動(dòng)影響,指導(dǎo)工藝參數(shù)優(yōu)化,有著重要的工程應(yīng)用價(jià)值。通過對(duì)攪拌摩擦焊接過程中涉及到的熱和熱應(yīng)力分析,確定數(shù)值模型所涉及的假設(shè)和簡(jiǎn)化條件,選取溫度-應(yīng)力本構(gòu)模型和隨溫度變化的材料物性參數(shù),建立攪拌頭與工件接觸生熱的摩擦熱源模型和材料塑性變形產(chǎn)熱的體熱源模型,根據(jù)工況的實(shí)際條件確定模型的熱邊界條件、速度邊界條件及焊接載荷。利用FLUENT軟件建立常規(guī)... 

【文章來源】：東北林業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１?ＬＡＦＳＷ和ＦＳＷ的微觀結(jié)構(gòu)對(duì)比圖??

附近區(qū)域金屬間化合物的形成。其原因可能是電流加速了分子的擴(kuò)散或降低了化學(xué)反應(yīng)??活化能。研究人員通過對(duì)焊縫橫截面的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，施加５６０Ａ電流時(shí)Ａ１－??Ｆｅ界面有明顯的微互鎖現(xiàn)象，如圖１－３所示�；ユi行為可以明顯提高焊縫的力學(xué)性能。?????（ａ）無電流?Ｃｂ）施加５６０Ａ電流??圖］－３?ＦＳＷ和ＥＡＦＳＷ焊接部分Ａｌ－Ｆｅ界面比較??Ｌｉｕ?Ｘ『ｌ３］針對(duì)上述實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了力學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)鋼放在前進(jìn)側(cè)位置時(shí)，其最高焊接??強(qiáng)度達(dá)到鋁合金強(qiáng)度的８５％。前進(jìn)側(cè)Ａｌ－Ｆｅ層在溫度場(chǎng)和焊接力的作用下會(huì)形成薄金屬??層。在轉(zhuǎn)速１２００ｒｐｍ－１８００ｒｐｍ時(shí)將焊接速度３０ｍｍ／ｍｉｎ提升到１２０ｍｍ／ｍｉｎ時(shí)，加熱時(shí)??間和金屬層厚度會(huì)發(fā)生顯著變化。圖１－４對(duì)比了不同轉(zhuǎn)速時(shí)有無電流輔助對(duì)焊接溫度的??影響，施加５６０Ａ電流的一組能夠更快的達(dá)到焊接溫度。其試樣的拉伸斷裂區(qū)域?yàn)殇X合??金的熱影響區(qū)。而焊縫疲勞強(qiáng)度主要由攪拌進(jìn)鋁合金中鋼成分的含量決定。??９０，?：????—￣??－＇、ｕ＼??〇７０（??Ｓ６１??Ｓｉｓｏｊ?ｊｊｉ??４０＇?／Ｙｆ?■?■?１￣１２００ｆ／ｍｉｎ．５６０Ａ??—?２－１２００ｒ／ｎｓｎ．０Ａ??３０ｌ＾－ＣＱｒ?３－１８（Ｘ）ｒ／ｍｉｎ，５６０Ａ??－０Ｆ?—?４－１ＢＯＯｒ／ｍｉｎ．ＯＡ??０?２０?４０?６０?ＢＯ??時(shí)間／Ｓ??圖１－４不同轉(zhuǎn)速下末位置溫度對(duì)比圖??－４?－??

?（ａ）未施加輔助電流?（ｂ）施加８００Ａ電流??圖１－２焊縫顯微照片??引入電流輔助不僅有助于改善攪拌摩擦焊的焊接缺陷，也為異種材料連接提供了支??持。Ｌｉｕ?Ｘ［１２］等針對(duì)６０６１鋁合金和ＴＲＩＰ７８０鋼的電流輔助攪拌摩擦焊進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)施??加電流可以降低焊接軸向載荷，在下壓階段，降低攪拌針軸向載荷的同時(shí)促進(jìn)了攪拌針??附近區(qū)域金屬間化合物的形成。其原因可能是電流加速了分子的擴(kuò)散或降低了化學(xué)反應(yīng)??活化能。研究人員通過對(duì)焊縫橫截面的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，施加５６０Ａ電流時(shí)Ａ１－??Ｆｅ界面有明顯的微互鎖現(xiàn)象，如圖１－３所示�；ユi行為可以明顯提高焊縫的力學(xué)性能。?????（ａ）無電流?Ｃｂ）施加５６０Ａ電流??圖］－３?ＦＳＷ和ＥＡＦＳＷ焊接部分Ａｌ－Ｆｅ界面比較??Ｌｉｕ?Ｘ『ｌ３］針對(duì)上述實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了力學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)鋼放在前進(jìn)側(cè)位置時(shí)，其最高焊接??強(qiáng)度達(dá)到鋁合金強(qiáng)度的８５％。前進(jìn)側(cè)Ａｌ－Ｆｅ層在溫度場(chǎng)和焊接力的作用下會(huì)形成薄金屬??層。在轉(zhuǎn)速１２００ｒｐｍ－１８００ｒｐｍ時(shí)將焊接速度３０ｍｍ／ｍｉｎ提升到１２０ｍｍ／ｍｉｎ時(shí)，加熱時(shí)??間和金屬層厚度會(huì)發(fā)生顯著變化。圖１－４對(duì)比了不同轉(zhuǎn)速時(shí)有無電流輔助對(duì)焊接溫度的??影響

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