5052铝合金搅拌摩擦焊的材料流动数值模拟

采用Abaqus软件,基于ALE(任意拉格朗日-欧拉)方法建立5052铝合金搅拌摩擦焊的有限元模型,利用粒子追踪手段对5052铝合金搅拌摩擦焊接过程中的材料流动进行模拟.结果表明:前进侧材料随轴肩转动进入后退侧,而后退侧材料却不会进入前进侧;上表层材料和下表层材料不会离开各自表面层,而后退侧的中间层材料在轴肩带动下进入...     

搅拌摩擦焊焊缝材料塑性流变研究概述

搅拌摩擦焊焊缝金属塑性流变直接关系到焊缝组织形成，是决定焊缝质量的关键。介绍了目前搅拌摩擦焊焊缝金属的塑性流变研究现状，从试验和计算机模拟两个方面分别加以介绍。     

异种材料的搅拌摩擦焊技术

进行了铝合金与工业纯铜、铝合金与低碳钢的搅拌摩擦焊接实验.实际焊接了对接接头、丁字接头、搭接接头,观察了焊接接头组织,测量了接头性能.结果表明,用搅拌摩擦焊方法代替熔化焊方法焊接异种材料,可以获得组织致密、无缺陷的接头,接头强度较高,且工艺适应性、结构适应性较好,焊接工艺参数、各组元在焊缝金属中的比例等对形成良好的焊缝有重要的影响.     

搅拌摩擦焊材料流动黏滞滑动模型

针对搅拌摩擦焊稳态焊接过程中搅拌头与焊缝材料出现相对滑动的现象,提出对该物理现象进行描述的数学模型,并应用COMSOL Multiphysics有限元软件建立基于流体力学的搅拌摩擦焊黏滞滑动三维流场数值模型,对6061-T6铝合金进行搅拌摩擦焊接模拟。模拟结果表明,采用该黏滞滑动数学模型获得了与实际吻合的温度场和速度场,验证了该黏滞滑动模型的有效性。     

异种材料及复合热源搅拌摩擦焊

在对接和搭接方式中,异种材料搅拌摩擦焊相较于同种材料分别具有一些额外的焊接参数,并且对搅拌头材料也有更苛刻的使用要求。总结近年来异种材料搅拌摩擦焊的研究现状,介绍异种材料搅拌摩擦焊过程中脆性金属间化合物的生成及其对焊接接头的力学性能产生的影响。从金属流动机理和数值模拟方面,研究金属间化合物的生成和成长规律,给出针对金属间化合物可能的解决方法。针对高熔点焊材,介绍复合热源搅拌摩擦焊技术、常用的辅助热源以及复合热源搅拌摩擦焊在异种材料搅拌摩擦焊方面的优点和研究的不足之处。     

搅拌摩擦焊塑性金属流动行为研究

通过观测铝合金焊缝接头显微组织形貌与塑性金属组织的流线形,并结合对搅拌过程中搅拌针周围塑性金属的受力情况分析,初步构建了搅拌摩擦焊塑性金属流动行为模型,揭示了焊接缺陷的产生原因和性能薄弱区域。研究结果表明,水平方向上将塑性金属的流动迁移过程包括5个同时进行的过程,其中前进侧切削金属较少,在后退侧,搅拌针焊接前进方向和旋转方向相反,切削金属量达到最大值。厚度方向上由于轴肩的顶锻作用,上部塑性金属向下迁移,在焊缝中部堆积形成洋葱环。实际流动过程是水平和厚度方向流动行为的叠加。     

高熔点材料搅拌摩擦焊用焊具的研究

钢、钛等高熔点材料的搅拌摩擦焊是目前搅拌摩擦焊技术的研究热点,但由于焊具的限制使高熔点材料搅拌摩擦焊存在较大难度.从材料选择、结构设计、磨损及破坏等方面出发,阐述了高熔点材料搅拌摩擦焊用焊具的研究进展,给出其基本设计原则和思想,指出选择合理的焊具材料和结构设计是成功实现高熔点材料搅拌摩擦焊的关键.     

搅拌摩擦焊焊缝塑性金属流动的实验研究

用铝箔作为标示材料,进行了LY12铝合金的搅拌摩擦焊试验.焊后在与焊缝表面平行的截面上,观察了标示材料在焊缝中流动的痕迹.结果表明,左旋螺纹探针搅拌头搅拌摩擦焊过程中,焊缝材料在水平面的流动与焊缝中心是不对称的.在焊缝上部,前进边的标示材料向前迁移,而返回边的标示材料绕过搅拌针向后迁移;在焊缝中下部,搅拌针周围出现塑性环.     

7075铝合金搅拌摩擦焊研究

使用搅拌摩擦焊对8mm厚的7075-T7351铝合金进行了单道平板对接。结果表明,在工艺参数为搅拌头旋转速度为1180r/min、焊接速度为37.5mm/min时,可获得较好的接头,抗拉强度达到390MPa,是母材强度的78%;7075-T7351铝合金搅拌摩擦焊接头微观组织为典型的搅拌摩擦焊接头组织,焊核区为细小的等轴晶,晶粒大小为6~7μm,母材组织中的强化相在此区域消失;接头显微硬度值分布趋势沿焊缝中心两侧基本对称,热机影响区-热影响区过渡区及焊核区硬度低于母材,是焊件的薄弱环节。     

铝合金双轴肩搅拌摩擦焊过程材料流动行为

由于下轴肩的引入,双轴肩搅拌摩擦焊(BT-FSW)过程中的材料流动行为较常规搅拌摩擦焊更为剧烈和复杂,显著影响接头力学性能.以2219铝合金为研究对象,基于耦合欧拉-拉格朗日方法建立了BT-FSW过程三维热力耦合模型,并利用示踪粒子技术分析了焊接过程中材料的流动行为.结果表明,BT-FSW过程中的材料流动存在不同时性,...     

铝合金双面搅拌摩擦焊初步研究

提出了双面搅拌摩擦焊这种新的焊接方法，对比研究了6K32-T4铝合金搅拌摩擦焊与双面搅拌摩擦焊接头的组织和硬度，并对双面搅拌摩擦焊焊缝进行了XRD分析。研究发现：铝合金双面搅拌摩擦焊与搅拌摩擦焊焊缝组织分区相同；双面搅拌摩擦焊焊缝的硬度略低于搅拌摩擦焊，且焊缝硬度下降区域范围更大；双面搅拌摩擦焊后焊缝依然保持为原有相组成；双面搅拌摩擦焊比搅拌摩擦焊焊接线能量更大，采用双面搅拌摩擦焊代替搅拌摩擦焊有利于提高焊接效率并消除焊缝隧道型缺陷、改善焊缝的性能。     

1060／3003铝合金搅拌摩擦焊焊接接头材料流动规律研究

搅拌摩擦焊中，材料的流动状态对焊件性能有很大影响。对5mm厚的1060／3003铝合金板材进行了搅拌摩擦焊连接。通过对1060／3003铝合金焊件焊核区腐蚀，研究了焊核区金属的流动形态。分析了不同工艺参数下垂直截面和水平截面的金属流动形态。结果表明：工参数对搅拌摩擦焊焊核区金属的流动形态有很大影响。通过使用较高的工具旋转速度和合适的焊接速度可以获得稳定、质量良好的搅拌摩擦焊接头。     

搅拌摩擦搭接焊用搅拌头形貌优化研究进展

搅拌摩擦焊是一种新型固相连接技术,它的出现为铝合金等轻质合金的连接提供了新的有效途径。文中综述了关于搅拌摩擦搭接焊接头的基本特征、材料流动机理、搅拌头形貌优化等方面研究成果,并在此基础上对搅拌摩擦搭接焊中搅拌头的优化进行了展望。     

铝-铜异种材料对接搅拌摩擦焊温度场数值模拟

根据铝-铜异种材料对接搅拌头偏置搅拌摩擦焊接特点,利用ANSYS软件,模拟焊接过程中的瞬态变化温度场以及焊缝区域各点的热循环曲线. 通过对比分析了移动焊接稳定阶段焊缝横向、纵向及厚度方向各点的最高温度变化;对比不同焊接参数的变化对焊接温度变化的影响,确定主要影响因素为搅拌头转速. 通过试验采集特征点热循环曲线与模拟比较的结果吻合度良好,验证了热源模型与散热模型的准确性. 温度场模拟结果表明,异种材料偏置搅拌摩擦焊过程中温度最高值出现在焊缝中心偏铝合金侧位置.     

焊接工艺参数对2024铝合金搅拌摩擦焊过程中材料塑性流动行为的影响

以轴肩端面为同心圆的带螺纹搅拌头为研究对象,利用计算流体力学软件FLUENT建立了三维塑性材料流动模型,对2024铝合金搅拌摩擦焊接过程中材料的塑性流动进行了数值模拟,研究焊接工艺参数对模拟结果的影响。结果表明,在搅拌头附近区域材料的塑性流动剧烈,且轴肩附近材料的流动速度高于搅拌针边缘材料的流动速度;随着搅拌头旋转速度的增加,搅拌头附近区域材料流动更剧烈,且高速流动的材料区域范围变大;焊接速度的提高对搅拌头及其附近区域材料的流动影响不大。     

异种材料的搅拌摩擦焊接

进行了铝合金与工业纯铜、铝合金与低碳钢的搅拌摩擦焊接实验。实际焊接了对接接头、丁字接头、搭接接头，观察了焊接接头组织，测量了接头性能。结果表明，用搅拌摩擦焊方法代替熔化焊方法焊接异种材料，可以获得组织致密、无缺陷的接头，接头强度较高，且工艺适应性、结构适应性较好，焊接工艺参数、各组元在焊缝金属中的比例等对形成良好的焊缝有重要的影响。     

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。     

搅拌摩擦对接焊6061铝合金的高周疲劳行为

对6061铝合金进行搅拌摩擦对接焊,其焊接工艺参数为：旋转速度600、800、1000、1200 r/min,前进速度80、100 mm/min,探针插入深度1.85 mm。基于搅拌摩擦焊参数计算得到的能量输入结果表明,在输入能量为196～405 kJ的情况下,接头在297～354 kJ的输入能量范围内有最大的抗拉强度。在不同的应力比（R=0.5,0.3,0.1,-0.3,-0.5）下,将高强度、低强度2种焊接头进行疲劳测试。结果表明,对于这2种焊接头,显微组织特征明显影响其疲劳性能,比如搅拌区、热力影响区（TMAZ）和热影响区。从接头的显微组织、裂纹扩展路径和断裂表面观察等方面对其疲劳强度进行讨论。     

聚合物及其复合材料搅拌摩擦焊/处理的研究现状

搅拌摩擦焊/处理(Friction Stir Welding/Processing,FSW/P)涉及温度、力学、冶金及其相互作用的高度复杂的固相连接和处理过程,已被广泛用于焊接铝合金、钛合金和其他熔焊难以焊接的金属。近年来,国内外学者提出FSW可实现聚合物及其复合材料的连接。综述了聚合物及其复合材料FSW国内外研究现状,主要涉及FSW焊缝成形、组织和性能、材料流动行为以及FSW/P新技术,并在此基础上提出了FSW/P基础研究和工程应用方向。     

搅拌摩擦焊的研究现状及应用

搅拌摩擦焊是一种新兴的固相连接技术,是利用搅拌头和工件之间的相对运动、相互摩擦所产生的热量,塑化材料而完成连接的方法.该技术适用范围广、环保、无污染,成本低、效率高,焊缝的力学性能好,但其对装夹要求高,参数也不易确定.在国内外,对铝合金、铜合金等材料的搅拌摩擦焊机理、力学性能的研究已取得很大的成绩.与此同时,许多单位已被授权制造专门的设备.基于其自身的众多优点和技术水平的不断提高,搅拌摩擦焊已成功应用于运载火箭燃料贮箱、发动机承力框架、飞机起落架仓盖、船体外壳、列车车体框架和底盘的制造等领域.