7075鋁合金攪拌摩擦焊接過程數(shù)值模擬研究.pdf

1、攪拌摩擦焊獲得的焊縫接頭具有變形小、強度高等特點，故其能在航空航天、船舶及汽車等制造工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。然而，攪拌摩擦焊接是一個多因素交互作用下的高度非線性的復(fù)雜塑性成形過程，如何明晰其過程中溫度場、材料流動等變化規(guī)律，以及焊接參數(shù)對焊縫材料溫度及遷移的作用機理，已成為亟待解決的關(guān)鍵基礎(chǔ)問題。為此，本文主要采用有限元模擬并結(jié)合理論分析，對上述問題進行系統(tǒng)深入的研究，對于攪拌摩擦焊接理論擴充及實踐指導(dǎo)有著重要的意義。
　　基于ABA

2、QUS軟件，建立了錐面帶傾角的攪拌頭的攪拌摩擦焊接過程熱力耦合三維有限元模型，并驗證模型可靠。發(fā)現(xiàn)等效塑性應(yīng)變與材料流動速度的最大值均位于工件上表面與軸肩邊緣接觸處，并且隨著焊接過程的進行而基本保持不變。等效塑性應(yīng)變區(qū)主要位于攪拌頭后方，而材料流動則主要分布在攪拌頭周圍，并且區(qū)域較狹窄。
　　系統(tǒng)研究了溫度場分布及焊接參數(shù)對其影響的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)：(1)、溫度場沿焊縫中心線基本對稱，且攪拌頭后方材料溫度要高于前方。(2)、攪拌頭周圍焊

3、縫材料溫度先隨轉(zhuǎn)速增加而增大，后基本保持不變；離攪拌頭較遠處，攪拌頭前方及前進邊材料的溫度隨焊速增加而增大，而在攪拌頭后方及返回邊處則相反。(3)、隨著焊速的增加，工件中溫度影響區(qū)也隨之增大，但攪拌頭周圍焊縫材料的溫度基本不受影響；攪拌頭前方焊縫材料的溫度隨焊速增大而減小，后方溫度卻隨焊速增大而增大。
　　深入研究了材料遷移行為及焊接參數(shù)對其影響的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)：(1)、攪拌頭前方及工件前進邊焊縫材料在水平及厚度方向流動性最好(材料遷