高速沖擊下金屬焊接能力的研究.pdf

1、高速沖擊焊接技術(shù)可以使在常規(guī)方法下很難焊接的異種或同種金屬在不發(fā)生熔化和固化的情況下快速實現(xiàn)焊接。在焊接區(qū)域也不會存在熱影響區(qū)或大量金屬再結(jié)晶現(xiàn)象,被焊接的材料性能一般不低于母材的性能,而且在焊接結(jié)合處的強度也不會減弱或由于存在的殘余應力導致焊接區(qū)域發(fā)生裂紋、銹蝕等問題。因此對這一技術(shù)方法的研究一直是國內(nèi)外研究的熱點和前沿。
　　 國內(nèi)外研究人員對這一技術(shù)方法進行了大量的實驗和模擬研究,取得了很多優(yōu)秀的成果,并且目前已經(jīng)把高速沖

2、擊焊接技術(shù)應用到了商業(yè)生產(chǎn)中。但是對這一技術(shù)方法的模擬研究一直不是很理想,遠未達到人們對其期待。在本文中,利用光滑粒子流體動力學(SPH)方法對高速沖擊焊接過程進行了數(shù)值模擬,成功的復制出在高速沖擊焊接過程中經(jīng)常出現(xiàn)的界面波形、射流等現(xiàn)象;考察了不同沖擊條件下,復板和基板結(jié)合面上測量點的壓力、速度、塑性變形和剪切應力隨著沖擊時間進行的變化情況,得出為達到良好的結(jié)合效果在不同金屬材料結(jié)合面處復板與基板中的剪切應力方向必須相反,且有效塑性變

3、形和剪切應力的大小必須超過一個臨界值;分析和討論了不同沖擊速度和沖擊角度下的數(shù)值模擬結(jié)果,給出了結(jié)合面的變化規(guī)律,發(fā)現(xiàn)在一定范圍內(nèi)界面波形的形成與沖擊速度和沖擊角度有很大關(guān)系,沖擊速度和沖擊角度的增加導致了結(jié)合面波形波長和波幅的增大。論文研究表明,光滑粒子流體動力學方法是一種非常適用于此類高速沖擊焊接過程的有效方法,對于更為深入的理解界面波形的形成機理和結(jié)合面結(jié)合機理有著非常重要的作用。這不僅為以后高速沖擊焊接技術(shù)的模擬分析研究提供了較

4、好的借鑒價值,同時通過此模擬對高速沖擊焊接實驗的參數(shù)選定也具有指導作用。
　　 除此之外本文還對激光沖擊金屬焊接這一新技術(shù)方法的可行性進行了實驗驗證,并通過透射光顯微鏡對焊接界面的觀察,發(fā)現(xiàn)結(jié)合界面也會形成與爆炸焊接、電磁脈沖焊接相類似的波狀結(jié)合面以及平直型結(jié)合面,且在界面焊接區(qū)域發(fā)生了一定的晶粒細化現(xiàn)象。又利用顯微硬度儀對焊接界面進行了硬度測試與分析,發(fā)現(xiàn)由于結(jié)合界面發(fā)生了一定的塑性變形而使顯微硬度增加。除此之外,還對激光沖擊