基于示蹤材料的雙軸肩攪拌摩擦焊流場研究.pdf

1、本文利用銅粉作示蹤材料對6061鋁合金進行雙軸肩攪拌摩擦焊接流場試驗，對比試驗前后銅粉的位置及特征分布，研究雙軸肩攪拌摩擦焊過程的流場規(guī)律及焊接參數(shù)對流場特征的影響，結(jié)合試驗結(jié)果提出了焊接過程塑性材料在試板水平方向和厚度方向的運動模型，并且采用 FLUENT軟件對雙軸肩攪拌摩擦流場進行了模擬仿真。
　　流場試驗表明，水平方向，在焊縫的前進側(cè)，塑性材料流動呈現(xiàn)4個不同的階段性特征，大部分區(qū)域材料向逆向焊接方向遷移，只有熱機影響區(qū)材料

2、向焊接方向移動；在焊縫的后退側(cè)，塑性材料都朝逆向焊接方向移動，但在焊核區(qū)的材料發(fā)生了一個二次往焊接方向遷移過程。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動；攪拌針直徑范圍內(nèi)的材料（無論是前進側(cè)還是后退側(cè)）都有沿著螺紋自上下表面向焊縫中心運動的趨勢，在前進側(cè)上材料向焊縫厚度中心流動的趨勢加劇，而在后退側(cè)上材料既有向焊縫厚度中心流動的趨勢，又有向焊縫上下表面運動的趨勢。
　　塑性材料的運動模型表明，示蹤材料在攪拌頭上與攪

3、拌頭接觸時間越長，在旋轉(zhuǎn)摩擦力下運動的位移越長，在攪拌頭作用下獲得的能量也就越高，當(dāng)脫離攪拌頭后，示蹤材料運動的位移越大。焊接參數(shù)的改變會使材料呈現(xiàn)不同的流動特征，但是并不會影響塑性材料總的流動規(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，從而材料在水平方向和厚度方向的混合都會加劇，發(fā)生變形的示蹤材料長度隨著焊接速度和旋轉(zhuǎn)速度比值的減少而增大，但是焊接速度對示蹤材料沿逆向焊接方向移動的最大距離幾乎沒有影響。
　　模擬結(jié)