鈦合金Ti6Al4V線性摩擦焊接數(shù)值模擬研究.pdf

1、線性摩擦焊接(Linear Friction Welding)作為一種先進(jìn)的固態(tài)連接技術(shù)，憑借其高效、優(yōu)質(zhì)的特點(diǎn)逐漸引起人們的重視。尤其是在高推重比飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)整體葉盤制造與維修領(lǐng)域，線性摩擦焊接已經(jīng)成為最經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的加工技術(shù)之一。 本文針對(duì)線性摩擦焊接典型的焊接過程，分析了相對(duì)滑動(dòng)表面的摩擦學(xué)特性及載荷、溫度、相對(duì)摩擦速度對(duì)摩擦系數(shù)的影響；討論了焊接過程中摩擦產(chǎn)熱機(jī)制；依照運(yùn)動(dòng)學(xué)原理推導(dǎo)了焊接過程的產(chǎn)熱方程；采用熱力耦合有限元方

2、法建立了焊接過程不同階段的二維彈塑性有限元計(jì)算模型，分別用于工件溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)及應(yīng)變場(chǎng)的計(jì)算。利用ANSYS軟件網(wǎng)格重劃功能處理了計(jì)算過程中的幾何非線性、材料非線性問題，實(shí)現(xiàn)了線性摩擦焊接過程中飛邊成型過程的模擬。通過模擬調(diào)整熱輸入?yún)?shù)，找出了焊接過程中軸向壓力、振幅、振動(dòng)頻率的最小臨界值，這對(duì)于更深入的了解線性摩擦焊接過程、更好的控制焊接工藝參數(shù)有著重要意義。 借助修改已建立的有限元數(shù)值模型，探討了利用激光輔助加熱的方法改善

3、焊接溫度場(chǎng)的可行性。建立了激光輔助加熱有限元模型，將模擬結(jié)果與常規(guī)方法進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明此方法可以改善焊接溫度場(chǎng)及提高飛邊成型質(zhì)量。在二維基礎(chǔ)上探討了焊接過程的三維數(shù)值模擬。將三維模擬結(jié)果與二維結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，找出了模型的不足之處，提出了改進(jìn)線性摩擦焊接模型的意見。 實(shí)驗(yàn)研究了鈦合金Ti6A14V線性摩擦焊接過程。闡述了線性摩擦焊接工件飛邊的宏觀形態(tài)及其形成原因，得出了金屬擠出物的規(guī)律。分析了所選典型焊件焊縫區(qū)、熱影響區(qū)的顯