本文關(guān)鍵詞：基于示蹤材料的雙軸肩攪拌摩擦焊流場(chǎng)研究

  更多相關(guān)文章： 示蹤材料 雙軸肩攪拌摩擦焊 流場(chǎng) 焊接參數(shù) 模擬

【摘要】：本文利用銅粉作示蹤材料對(duì)6061鋁合金進(jìn)行雙軸肩攪拌摩擦焊接流場(chǎng)試驗(yàn),對(duì)比試驗(yàn)前后銅粉的位置及特征分布,研究雙軸肩攪拌摩擦焊過(guò)程的流場(chǎng)規(guī)律及焊接參數(shù)對(duì)流場(chǎng)特征的影響,結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果提出了焊接過(guò)程塑性材料在試板水平方向和厚度方向的運(yùn)動(dòng)模型,并且采用FLUENT軟件對(duì)雙軸肩攪拌摩擦流場(chǎng)進(jìn)行了模擬仿真。流場(chǎng)試驗(yàn)表明,水平方向,在焊縫的前進(jìn)側(cè),塑性材料流動(dòng)呈現(xiàn)4個(gè)不同的階段性特征,大部分區(qū)域材料向逆向焊接方向遷移,只有熱機(jī)影響區(qū)材料向焊接方向移動(dòng);在焊縫的后退側(cè),塑性材料都朝逆向焊接方向移動(dòng),但在焊核區(qū)的材料發(fā)生了一個(gè)二次往焊接方向遷移過(guò)程。厚度方向,焊縫厚度中心材料在攪拌針螺紋線的作用下向外運(yùn)動(dòng);攪拌針直徑范圍內(nèi)的材料(無(wú)論是前進(jìn)側(cè)還是后退側(cè))都有沿著螺紋自上下表面向焊縫中心運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì),在前進(jìn)側(cè)上材料向焊縫厚度中心流動(dòng)的趨勢(shì)加劇,而在后退側(cè)上材料既有向焊縫厚度中心流動(dòng)的趨勢(shì),又有向焊縫上下表面運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。塑性材料的運(yùn)動(dòng)模型表明,示蹤材料在攪拌頭上與攪拌頭接觸時(shí)間越長(zhǎng),在旋轉(zhuǎn)摩擦力下運(yùn)動(dòng)的位移越長(zhǎng),在攪拌頭作用下獲得的能量也就越高,當(dāng)脫離攪拌頭后,示蹤材料運(yùn)動(dòng)的位移越大。焊接參數(shù)的改變會(huì)使材料呈現(xiàn)不同的流動(dòng)特征,但是并不會(huì)影響塑性材料總的流動(dòng)規(guī)律。焊接速度和旋轉(zhuǎn)速度的比值的減少有利于塑性材料的流動(dòng),從而材料在水平方向和厚度方向的混合都會(huì)加劇,發(fā)生變形的示蹤材料長(zhǎng)度隨著焊接速度和旋轉(zhuǎn)速度比值的減少而增大,但是焊接速度對(duì)示蹤材料沿逆向焊接方向移動(dòng)的最大距離幾乎沒(méi)有影響。模擬結(jié)果表明,塑性材料流動(dòng)速度在攪拌針邊界最高,軸肩直徑范圍內(nèi)次之。在焊接過(guò)程中,隨著材料的旋轉(zhuǎn)前移,軸肩范圍內(nèi)攪拌針之后的金屬要比攪拌針前方的金屬流動(dòng)更容易,材料在攪拌頭附近的速度場(chǎng)以焊縫厚度中心水平面上下對(duì)稱。焊接速度相同而增大旋轉(zhuǎn)速度時(shí),參與旋轉(zhuǎn)的材料增多;旋轉(zhuǎn)速度相同而增大焊接速度時(shí),參與旋轉(zhuǎn)的材料減少。
【關(guān)鍵詞】：示蹤材料 雙軸肩攪拌摩擦焊 流場(chǎng) 焊接參數(shù) 模擬
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG453.9
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-13
• 第1章 緒論13-22
• 1.1 選題背景與意義13
• 1.2 雙軸肩攪拌摩擦焊13-16
• 1.2.1 傳統(tǒng)攪拌摩擦焊原理14-15
• 1.2.2 雙軸肩攪拌摩擦焊原理15
• 1.2.3 雙軸肩攪拌摩擦焊的特點(diǎn)15-16
• 1.2.4 雙軸肩攪拌摩擦焊的流場(chǎng)16
• 1.3 雙軸肩攪拌摩擦焊研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀17
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4 攪拌摩擦焊縫金屬塑性流變研究現(xiàn)狀18-21
• 1.4.1 攪拌摩擦焊過(guò)程中材料流變的可視化研究18-20
• 1.4.2 攪拌摩擦焊過(guò)程中材料流變的計(jì)算機(jī)模擬20-21
• 1.5 研究目的與內(nèi)容21-22
• 1.5.1 研究目的21
• 1.5.2 研究?jī)?nèi)容21-22
• 第2章 試驗(yàn)材料、設(shè)備及方法22-28
• 2.1 試驗(yàn)材料和設(shè)備22-25
• 2.1.1 試驗(yàn)材料22
• 2.1.2 雙軸肩攪拌摩擦焊機(jī)22-23
• 2.1.3 雙軸肩攪拌頭23-24
• 2.1.4 焊接溫度檢測(cè)裝置24
• 2.1.5 示蹤材料24-25
• 2.2 試驗(yàn)方法25-27
• 2.2.1 特征位置的選擇25
• 2.2.2 焊接試驗(yàn)25-26
• 2.2.3 示蹤材料檢測(cè)試驗(yàn)26
• 2.2.4 金相試驗(yàn)26-27
• 2.3 本章小結(jié)27-28
• 第3章 雙軸肩攪拌摩擦焊流場(chǎng)試驗(yàn)28-54
• 3.1 引言28
• 3.2 試驗(yàn)方案28-30
• 3.2.1 水平方向?qū)釉囼?yàn)方案28-29
• 3.2.2 厚度方向?qū)釉囼?yàn)方案29-30
• 3.3 試驗(yàn)結(jié)果分析30-39
• 3.3.1 水平方向試驗(yàn)結(jié)果分析30-34
• 3.3.2 厚度方向試驗(yàn)結(jié)果分析34-39
• 3.4 塑性材料的運(yùn)動(dòng)模型39-42
• 3.4.1 水平方向塑性材料運(yùn)動(dòng)模型39-40
• 3.4.2 厚度方向塑性材料運(yùn)動(dòng)模型40-42
• 3.5 焊接參數(shù)對(duì)流場(chǎng)特征的影響42-47
• 3.5.1 旋轉(zhuǎn)速度對(duì)材料流動(dòng)的影響42-43
• 3.5.2 焊接速度對(duì)材料流動(dòng)的影響43-46
• 3.5.3 攪拌頭形狀對(duì)材料流動(dòng)的影響46-47
• 3.6 接頭組織分析與表征47-52
• 3.6.1 焊接參數(shù)對(duì)焊縫表面形貌的影響47-49
• 3.6.2 接頭宏觀形貌49-50
• 3.6.3 母材區(qū)金相組織50
• 3.6.4 焊核區(qū)金相組織50-51
• 3.6.5 熱機(jī)影響區(qū)金相組織51
• 3.6.6 熱影響區(qū)金相組織51-52
• 3.7 本章小結(jié)52-54
• 第4章 雙軸肩攪拌摩擦焊流場(chǎng)有限元分析54-72
• 4.1 引言54
• 4.2 FLUENT有限元軟件介紹54-55
• 4.3 雙軸肩攪拌摩擦焊過(guò)程模型55-60
• 4.3.1 實(shí)體模型的建立55-56
• 4.3.2 材料物性56
• 4.3.3 主控方程56-57
• 4.3.4 網(wǎng)格劃分57-58
• 4.3.5 邊界條件確定58-59
• 4.3.6 求解模型的選擇59-60
• 4.4 模擬結(jié)果分析60-70
• 4.4.1 水平方向模擬結(jié)果分析60-63
• 4.4.2 厚度方向模擬結(jié)果分析63-65
• 4.4.3 焊接參數(shù)變化模擬結(jié)果分析65-70
• 4.5 本章小結(jié)70-72
• 結(jié)論72-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 作者攻讀學(xué)位階段參研課題及研究成果77-78
• 致謝78

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

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本文編號(hào)：1042873