鋁合金攪拌摩擦焊接過程的熱-流模擬與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、本文采用數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法對6061-T6鋁合金攪拌摩擦焊接過程進(jìn)行了相關(guān)研究。研究內(nèi)容包括攪拌摩擦焊接過程中的產(chǎn)熱機(jī)制及溫度分布特征材料流動機(jī)制、鋁銅異種金屬連接問題、技術(shù)改進(jìn)以及對改進(jìn)后的攪拌摩擦焊接過程進(jìn)行數(shù)值建模等。
　　首先對6061-T6鋁合金的攪拌摩擦焊接過程建立了一個三維模型，將焊縫區(qū)與未焊工件進(jìn)行分區(qū)，并提出了一個基于“滑移率”的焊接產(chǎn)熱計算方法；采用熱電偶測溫法以及嵌入示蹤材料法分別對實(shí)際焊接過程中的工

2、件溫度和材料流動進(jìn)行檢測和觀察。結(jié)果表明在攪拌摩擦焊接過程中，軸肩的產(chǎn)熱貢獻(xiàn)最大；溫度在焊縫中心線兩側(cè)呈現(xiàn)非對稱分布，且等溫線向前進(jìn)側(cè)“偏斜”；在該過程中有著明顯流動行為的材料集中在一個“碗狀”的區(qū)域，軸肩面附近的材料流動行為最為劇烈，并且流動速度沿軸肩邊緣至軸肩中心方向呈降低趨勢，而無螺紋攪拌針周圍的材料流動程度要明顯低于軸肩附近的速度，流動最弱的位置位于焊縫底部；攪拌頭前方的塑性軟化材料隨著攪拌頭的旋轉(zhuǎn)，繞過攪拌頭從后退側(cè)運(yùn)動到后方

3、，并在相應(yīng)位置沉積下來；通過討論材料流動行為對缺陷易發(fā)區(qū)進(jìn)行了分析預(yù)測。
　　然后對鋁銅異種金屬攪拌摩擦搭接進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，通過分析鋁銅異種金屬焊接過程中存在的問題，提出了水下攪拌摩擦焊接鋁銅的方法，將同參數(shù)下的水下焊縫和無水焊縫進(jìn)行比較分析，結(jié)果表明：相對于無水過程，水下攪拌摩擦焊接可以有效地降低焊接峰值溫度并加快散熱速度，進(jìn)而降低了焊縫中脆性的鋁銅金屬間化合物的含量，減小鋁銅界面處中間層的厚度，同時也使焊縫區(qū)鋁銅材料的晶粒發(fā)生