銅-鋁合金超聲波釬焊三維數(shù)值模擬及試驗(yàn)研究.pdf

1、銅/鋁合金結(jié)合件能擴(kuò)寬材料使用性能、節(jié)約成本，在工程應(yīng)用中發(fā)揮著重要用途。但兩者物理性質(zhì)差距較大，用一般方法難以焊接。超聲波焊接技術(shù)是一種固態(tài)連接的方法，它能在低于金屬的熔點(diǎn)時(shí)實(shí)現(xiàn)很好的冶金連接，可用于焊接冶金性較差的異種金屬。
　　為了提高Cu/Al超聲波焊接接頭性能，并研究超聲波焊接機(jī)理。本文考慮焊接過程塑性變形產(chǎn)熱和高頻摩擦產(chǎn)熱，建立3-D有限元模型，并確定了合理的邊界條件，采用ANSYS模擬了Cu/Al超聲波釬焊過程的溫度

2、場及應(yīng)力場，并分析了各個(gè)因數(shù)對(duì)模擬結(jié)果的影響。然后利用Sn63Pb37釬料作為中間層，對(duì)Cu/Al進(jìn)行超聲波釬焊試驗(yàn)，并用細(xì)絲熱電偶監(jiān)測(cè)焊接過程的溫度變化，將所測(cè)量值與模擬值進(jìn)行對(duì)比分析，用以驗(yàn)證模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。最后對(duì)焊縫微觀組織進(jìn)行金相分析，并利用拉伸試驗(yàn)和剝離試驗(yàn)測(cè)試接頭的機(jī)械性能。
　　結(jié)果表明：焊接過程最高溫度模擬值與試驗(yàn)值誤差在5％以內(nèi)，表明了模型的準(zhǔn)確性。材料的熱物性參數(shù)對(duì)數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果影響規(guī)律與實(shí)測(cè)結(jié)果吻合良好。