超聲波激振隨焊控制鋁合金焊接應(yīng)力及變形的應(yīng)力應(yīng)變演變研究.pdf

1、鋁及其合金由于具有優(yōu)良的物理力學(xué)性能，在工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用。但由于鋁合金本身的線膨脹系數(shù)較大、導(dǎo)熱率較高等特性，鋁合金薄板結(jié)構(gòu)在焊接過程中會出現(xiàn)較大的焊接變形，嚴重影響產(chǎn)品質(zhì)量，并造成一定程度的浪費和經(jīng)濟損失。
　　超聲波激振隨焊方法是一種控制焊接變形的新方法，它將功率超聲引入到焊接過程中，通過連續(xù)激振熔池后方處于塑性應(yīng)變區(qū)的金屬，使其產(chǎn)生塑性延展，增加冷卻過程中產(chǎn)生的拉伸塑性應(yīng)變，降低焊后固有應(yīng)變，從而較小焊接殘余應(yīng)力，進

2、而減小焊接變形。本課題在超聲激振隨焊方法的基礎(chǔ)上，采用有限元數(shù)值模擬與實驗驗證相結(jié)合的方法，研究超聲激振隨焊過程中動態(tài)應(yīng)力應(yīng)變的演變規(guī)律，進一步闡述超聲激振隨焊方法控制鋁合金薄板焊接變形的本質(zhì)機理。
　　本文首先介紹了固有應(yīng)變理論中的經(jīng)典力學(xué)模型，應(yīng)用固有應(yīng)變理論詳細地闡述了超聲激振隨焊控制鋁合金薄板焊接應(yīng)力及變形的基本原理。對LY12鋁合金常規(guī)TIG焊接過程的溫度場進行了有限元數(shù)值分析，研究了溫度場分布及熱循環(huán)曲線，并確定了塑性

3、應(yīng)變區(qū)?；跍囟葓龅姆治鼋Y(jié)果，應(yīng)用有限元方法分別研究了常規(guī)焊與激振隨焊過程中動態(tài)應(yīng)力應(yīng)變的演變過程，并進行了對比分析，發(fā)現(xiàn)了激振過程中不同區(qū)域應(yīng)變變化的三種情況。隨后應(yīng)用紅外熱成像儀及多路溫度測試儀測量鋁合金薄板焊接過程中的溫度數(shù)值，將實驗數(shù)據(jù)與模擬結(jié)果進行對比分析發(fā)現(xiàn)，兩者吻合良好，驗證了溫度場模擬結(jié)果的正確性。應(yīng)用靜態(tài)應(yīng)變儀通過切條法分別測量了常規(guī)焊與激振隨焊后鋁合金薄板彈性區(qū)的殘余應(yīng)變，實驗數(shù)據(jù)與模擬結(jié)果吻合良好，間接驗證了焊接應(yīng)