1060鋁攪拌摩擦焊溫度場數(shù)值模擬.pdf

1、攪拌摩擦焊接是一個(gè)具有非線、時(shí)變性、混合換熱邊界和多變量耦合的復(fù)雜過程。攪拌摩擦焊技術(shù)一個(gè)重要的研究領(lǐng)域就是焊接過程的產(chǎn)熱及溫度場研究,攪拌摩擦焊接過程中產(chǎn)熱機(jī)理及溫度場分布規(guī)律對焊縫成形質(zhì)量及力學(xué)性能等有至關(guān)重要影響,本文采用數(shù)值模擬和試驗(yàn)相結(jié)合的方法,研究攪拌摩擦焊溫度場分布規(guī)律。
　　在數(shù)值模擬中,基于Abaqus有限元軟件,考慮軸肩和攪拌針產(chǎn)熱,依據(jù)摩擦學(xué)理論,按照Mises屈服準(zhǔn)則,以剪切力做功為基本參數(shù)建立熱源模型,利

2、用J-C材料本構(gòu)方程實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)產(chǎn)熱模型。在試驗(yàn)中,采用熱電偶測溫技術(shù),測得不同位置特征點(diǎn)溫度循環(huán)曲線。將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行對比分析,結(jié)果顯示該模型合理且具有較好精度,利用該模型進(jìn)一步計(jì)算不同邊界條件對溫度場的影響規(guī)律。
　　通過對1060鋁的4mm板溫度場的分析計(jì)算,可以得到試板上任意點(diǎn)、任意時(shí)刻的溫度值,可以直觀了解焊接過程中動態(tài)的溫度變化情況、不同方向上的溫度總體分布規(guī)律。改變焊接工藝參數(shù),得出焊速、轉(zhuǎn)速及焊速轉(zhuǎn)速比對

3、溫度場的影響,研究發(fā)現(xiàn),旋轉(zhuǎn)速度的大小只影響熱輸入的大小,不影響溫度變化趨勢,隨著旋轉(zhuǎn)速度的增大,溫度隨之升高,但不是按線性比例升高。隨著焊接速度的增大,熱積累時(shí)間變短,致使峰值溫度隨之減小,溫度梯度變大;改變軸肩半徑,分析結(jié)果顯示,軸肩半徑越大,整體溫度場越高,但上下表面溫差隨之增大;使用銅墊板時(shí),試板的溫度峰值低于使用鋼墊板;實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中,厚板鋁合金焊接的難點(diǎn)主要在于上下表面溫差過大,導(dǎo)致組織不均勻及焊接缺陷,通過對4mm、15m