搅拌摩擦焊接过程的有限元模拟

对摩擦搅拌焊接工艺进行数值仿真，建立了搅拌摩擦焊接的二维数值计算模型，通过数值手段进行焊接参数研究。并研究了焊接工艺过程中焊件材料的流动情况以及在焊接过程中材料的应力和应变情况，且与已有结果进行比较。证实了所建立模型的正确性与可靠性。     

搅拌摩擦焊接过程产热作用机制研究进展

搅拌摩擦焊接(FSW)的一个重要的研究领域就是过程的产热研究。对FSW热过程的良好理解可以预测搅拌摩擦焊接过程的温度分布及接头区域的硬度，从而可以评价FSW接头的性能。掌握FSW温度分布可以更好地计算与FSW过程塑流计算密切相关的粘度和残余应力。目前关于FSW产热作用机制一般都认为主要是轴肩与母材之间的摩擦生热。     

2024铝合金搅拌摩擦连接作用力幅值及周期性

利用八角环测力仪和高速摄像对2024铝合金搅拌摩擦连接过程作用力和搅拌头轴肩径向跳动量进行测量研究.结果表明,作用力具有周期振动的特性,通过试验证明了周期大小只与旋转速度有关,且为旋转速度的倒数.分析了作用力周期性振动的主要原因是连接过程中主轴的径向跳动和金属材料的流动,通过研究作用力幅值和搅拌头径向跳动量的关系,表明作用力幅值随搅拌头径向跳动量线性增加,搅拌头径向跳动是作用力产生周期振动的主因,同时,在搅拌头径向跳动量及其它工艺相同的情况下,作用力振幅会随着连接速度的增大而增大.     

薄板7075铝合金搅拌摩擦焊三维有限元数值模拟

薄板7075高强度铝合金在经过搅拌摩擦焊接后,存在不同程度的焊后残余变形,对精度要求较高的航空结构件的制造和装配带来了困难.本文通过建立4mm薄板7075铝合金搅拌摩擦焊热源模型,利用ANSYS对搅拌摩擦焊接过程中的温度场和应力应变场进行热机耦合数值分析,解释了薄板铝合金搅拌摩擦焊的温度场和表面残余应力的分布.采用古典摩擦理论建立合适的热源模型,将搅拌头的机械载荷和压板的压力考虑到模型当中.分析结果表明,此数值模拟对研究薄板高强度铝合金的搅拌摩擦焊具有一定的借鉴意义.     

2A70铝合金搅拌摩擦焊接过程有限元分析

根据相变热传导的等效热容法有限元理论,采用移动热源循环加载,对2A70铝合金搅拌摩擦焊接过程的温度场进行了瞬态求解,分析焊件高度方向上各点处的温度值随时间的变化,以及在不同时刻z方向上各点的温度分布.这为模拟铝合金搅拌摩擦焊接过程中微观组织的演化过程奠定了理论基础和前提条件.     

7075铝合金搅拌摩擦焊接头温度场及残余应力场的有限元模拟

根据搅拌摩擦焊特点及库伦摩擦做功理论,以厚度为6 mm的7075-T7351铝合金板材为研究对象,基于ANSYS有限元软件,建立了搅拌摩擦焊双热源三维有限元模型,研究不同转速、焊接速度对温度场及残余应力场的影响规律.结果表明,焊接过程峰值温度在500℃左右,接头最高温度出现在搅拌头后部大约5 mm处;接头残余应力以纵向残余应力为主,在垂直焊缝方向上呈M形分布,最大值约为150 MPa;当搅拌头转速一定时,随着焊接速度的增大,峰值温度减小,峰值纵向残余应力增大;当焊接速度一定时,温度随着转速的增大而增大,且转速越大,纵向残余应力分布越均匀.     

高速列车铝合金车体枕梁搅拌摩擦焊接头残余应力分布特征

采用超声波法对铝合金枕梁部件搅拌摩擦焊(FSW)接头和熔化极气保护焊(MIG)接头分别进行了残余应力测量。结果表明,FSW固相焊接头的纵向应力和横向应力均为拉伸残余应力,其中纵向应力水平远高于横向应力。纵向应力在FSW焊缝两侧呈不对称分布特征,在搅拌头的前进侧应力值较高,而在返回侧应力值较低,最高应力位于前进侧的轴肩作用边缘处。MIG熔化焊接头在焊缝及近缝区的纵向应力和横向应力也为拉伸残余应力,且在MIG焊缝两侧呈对称分布特征,其中纵向应力高于横向应力,最高应力位于焊缝及热影响区。     

铝合金的搅拌摩擦焊

在详细介绍搅拌摩擦焊原理，特点的基础上，针对铝合金的搅拌摩擦焊特点，性能以及工业应用进行了阐述，并且对搅拌摩擦焊在中国市场的发展和应用作了简略介绍和预测。     

铝合金搅拌摩擦焊接头残余应力测试分析

采用小孔法研究厚2mm的6061-T5铝合金搅拌摩擦焊对接接头残余应力的分布规律,分别测量接头处垂直、平行于焊缝的残余应力,并进行了计算分析.结果显示,搅拌摩擦焊接头残余应力在焊缝及其附近区域无论是垂直还是在平行焊缝方向的均承受压应力,且随小孔深度的增加而增加.垂直和平行于焊缝方向的残余应力呈现出周期性分布,且它们在前进侧的周期相比于后退侧较小;残余应力在焊缝两侧呈不对称分布,后退侧应力值较高,其残余应力峰值出现在后退侧轴肩作用区域边缘处,其值分别为93 MPa和100 MPa.     

7022铝合金搅拌摩擦焊变形有限元分析

为了探究搅拌摩擦焊焊接变形规律,利用ANSYS有限元软件,建立了7022铝合金搅拌摩擦焊的数值模型,通过该仿真模型获得了搅拌头转速和进给速度对变形的影响.结果表明,高的搅拌头转速和低的进给速度会产生较大变形,并且搅拌头转速时变形的影响更显著.最后,通过搅拌摩擦焊试验和变形检测试验结果均表明焊件边角呈向上翘曲状态,焊板的...     

四种新型航空铝合金材料搅拌摩擦焊接头拉伸/剪切性能对比研究

设计相关试验,针对四种新型航空铝合金材料:2524-T3、6156-T6、2198-T8、AlLiS4的搅拌摩擦焊(FSW)接头静力拉伸/剪切性能进行测试,对比分析测试结果。研究表明,2524-T3的搅拌摩擦焊接头静力拉伸/剪切性能最接近于母材,强度系数均达到96.81%;2198-T8较低,分别为75.29%和67.40%。     

5mm厚铝合金双面搅拌摩擦焊接

对5mm厚的1050-H24铝合金板材进行了双面搅拌摩擦焊接(FSW)，重点研究了接头的拉伸性能和断裂部位及其影响因素。研究结果表明，一次焊接参数、二次焊接参数和焊接方向对双面FSW接头的拉伸性能和断裂部位有不同程度的影响。一次焊接参数的影响较小，而二次焊接参数的影响显著并且存在最佳取值。同向焊接的接头强度较高且断在前进侧(AS)或后退侧(RS)，而异向焊接的接头强度较低且只断在AS。在文中的试验条件下，1500r／min的旋转速度、400mm／min的二次焊速和同向焊接方式是最佳的工艺组合，接头最高强度达到母材强度的78％。     

高速列车铝合金车身双热源搅拌摩擦焊仿真

高速列车采用超长铝合金型材作为车身新材料。搅拌摩擦焊以固相连接原理成为高铁车身制造新工艺。针对单热源模型不足,考虑搅拌轴肩转动摩擦生热和搅拌头塑变剪切生热,建立搅拌摩擦焊双热源有限元模型。基于传统熔焊方式,实现满足搅拌焊特征的双面挤压型材接头变形设计。通过ANSYS二次开发,完成该工艺移动瞬态热交换数值仿真,获得焊接全程三维温度场分布,仿真结果与试验数据吻合良好。结果表明,该仿真模型可行．仿真结果合理,为高铁车身国产化制造工艺吸收和工艺优化提供参考。     

铝合金T形接头搅拌摩擦焊研究进展

铝合金广泛应用于航空航天、汽车、船舶以及化学工业等领域中,T形接头作为铝合金薄板结构组装中的重要连接形式,对其焊接质量的要求也逐渐提高。采用传统熔焊的方式焊接铝合金T形接头时会导致应力集中、焊后残余变形大、多孔性等一系列问题。传统的搅拌摩擦焊具有产热少、焊前不用开坡口、焊后残余变形小等优势,很好的解决了这一技术难点。但是,传统的搅拌摩擦焊在焊后会产生大量的飞边以及弧纹缺陷。静止轴肩搅拌摩擦焊技术作为一种新型的搅拌摩擦焊技术,在铝合金T形接头焊接中具有很大的优势。文中综述了铝合金T形接头焊接特点、传统搅拌摩擦焊以及静止轴肩搅拌摩擦焊在T形接头中的研究进展,并对搅拌摩擦焊技术在T形接头的应用前景进行了展望。     

防锈铝搅拌摩擦焊接

通过大量试验研究了防锈铝LF21搅拌摩擦焊接技术,深入分析了防锈铝搅拌摩擦焊接头的金相组织和力学性能,并探讨了焊接参数对组织性能的影响.对于3mm厚的防锈铝板,优化的搅拌头材料为ICr18Ni9Ti,形状为圆锥带凹面形,轴肩尺寸为φ12mm,焊针跟部直径为4mm,焊针端部直径为2.8mm,焊针高度为2.7mm.优化的焊接工艺参数范围为旋转速度950-1 500 r/min,焊接速度37.5～60mm/min.研究的成果可应用于有色金属材料搅拌摩擦焊接参数的优化,推动中国搅拌摩擦焊接技术在铝焊接中的应用.     

铝合金LD10-LF6搅拌摩擦焊的金属塑性流动

通过对LF6／LD10进行搅拌摩擦焊(FSW)的工艺试验研究，分析了工艺参数对金属流动的影响。结果表明，当压入量和倾角大小适宜，采用带有螺纹的搅拌工具(T001)时，能促进金属塑性流动；在一定范围内提高旋转速度或者焊接速度，不但能促进金属塑性流动，并且能使金属以涡形层状间混方式流动。当采用低速度参数，LF6铝合金处于前进侧时，涡形层状问混结构呈现均匀分布；LF6铝合金处于后退侧，则结果相反，但是提高旋转速度，不论LF6铝合金处于哪一侧，金属都能稳定流动。     

铝合金超声搅拌复合焊接

铝合金的搅拌摩擦焊（FSW）通常在焊接区形成上高下低”浅漏斗状”的温度场,使焊缝厚度方向的组织性能差异较大．为了得到更好的焊接效果,文中提出超声搅拌复合焊思想,将超声波通过搅拌头导入焊缝纵深处,以改善焊缝组织性能．试验采用2．5mm厚的2219铝合金分别用上述两种方法进行焊接,并对焊缝的微观组织和力学性能进行了分析比较...     

LF5铝合金搅拌摩擦焊工艺及性能研究

搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding，简称FSW）是20世纪90年代新出现的一种新型的固态塑化连接工艺。对于用熔化焊难于焊接的有色金属，其应用潜力较大。针对我国常用的LF5铝合金，试验研究了该铝合金的搅拌摩擦焊工艺和主要工艺参数对焊缝成形和接头力学性能的影响。试验表明：当ω/υ为一定值，在一定的工艺范围内，焊缝的机械性能随着ω的增加而增加，当工艺参数取得最佳值时，接头的抗拉强度可达到母材的90%以上，延伸率可达到母材的80%以上。