鋁合金-黃銅異種金屬TIG熔釬焊溫度場和流場的數(shù)值模擬.pdf

1、采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)商業(yè)軟件FLUENT，成功建立了鋁/銅搭接數(shù)學(xué)模型，對(duì)鋁/銅異種金屬TIG熔釬焊的溫度場和流場進(jìn)行了數(shù)值模擬。通過鋁/銅異種金屬TIG熔釬焊搭接工藝實(shí)驗(yàn)，對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。并研究了分別采用Zn-15％Al實(shí)芯、Zn-15％Al藥芯和Al-12％Si藥芯三種不同焊絲作為填充金屬所得焊接接頭的微觀組織和力學(xué)性能。
　　當(dāng)焊接電流為50A時(shí)，鋁/銅TIG熔釬焊接頭溫度場和流場計(jì)算結(jié)果表明:熔池內(nèi)最高溫

2、度為1242K。鋁母材上熱影響區(qū)的溫度范圍在900-933K之間，在此溫度下熱影響區(qū)內(nèi)的晶?？赡茏兊么执?。由于熔化潛熱與熔池流體流動(dòng)的影響，在鋁板與熔池連接的熔合線處溫度梯度變小。在黃銅母材與熔池連接的界面層區(qū)域內(nèi)，最高溫度為995K，據(jù)此推斷可能會(huì)生成Al2Cu相。在熔池縱截面(y=0)，流體在表面和底部由中心流向邊界，而處于中間層的流體由邊界流回中心;在熔池橫截面，流體流動(dòng)時(shí)形成了兩個(gè)大小不等的環(huán)流，且呈非對(duì)稱分布;在xy面（z=-

3、2），即鋁板上表面所在平面，流體流動(dòng)形成了四股環(huán)流，最大流速為0.48m/s。
　　當(dāng)焊接電流為40A時(shí)，鋁/銅TIG熔釬焊接頭溫度場和流場計(jì)算結(jié)果表明:熔池中最高溫度為1213K，略低于焊接電流為50A時(shí)熔池內(nèi)的最高溫度。通過與電流為50A時(shí)的溫度場對(duì)比發(fā)現(xiàn)，熱輸入的降低減小了焊縫的寬度。熔池內(nèi)最大流動(dòng)速度為0.57m/s。在xy面（z=-2）上，即鋁板上表面所在平面，與電流為50A時(shí)熔池流場相比除了在熔池的四個(gè)拐角位置出現(xiàn)了四

4、股紊流外，在熔池內(nèi)部流體中又形成了兩股較小的紊流，隨著流體的劇烈流動(dòng)，一些低沸點(diǎn)的金屬（如鋅）發(fā)生蒸發(fā)，在焊縫中形成氣孔。在熔池橫截面上，整個(gè)流場形成兩股環(huán)流，與電流為50A時(shí)的流場不同，兩股環(huán)流呈對(duì)稱分布，靠近鋁母材一側(cè)的流體由熔合線流向熔池中心，導(dǎo)致等溫線向熔池中心彎曲。
　　鋁/銅TIG熔釬焊搭接工藝實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:采用Zn-15％Al實(shí)芯焊絲時(shí)，接頭焊態(tài)下抗拉強(qiáng)度為164MPa，熱處理后強(qiáng)度為160MPa。鋁合金/黃銅焊縫中