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(yīng)力導(dǎo)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(yīng)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(xué)(SPH)方法對高速沖擊焊接過程進行了數(shù)值模擬,成功的復(fù)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(fù)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(yīng)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(fù)板與基板中的剪切應(yīng)力方向必須相反,且有效塑性變

3、形和剪切應(yīng)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(dǎo)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(xué)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(dǎo)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