铝合金搅拌摩擦焊温度场及残余应力场研究

建立8 mm厚铝合金板有限元模型模拟搅拌摩擦焊稳态和动态过程,得到温度场和残余应力场的分布,将稳态及瞬态残余应力与实测值进行比较,分析了下压力和主轴转速改变对温度场和残余应力场影响,为实际工艺提供合理的取值范围。结果表明:应力温度非对称分布随转速、下压力增大而增强;稳态计算结果与瞬态计算结果在焊缝区、热机影响区、热影响区分布趋势一致,数值相差较小,可用稳态计算代替瞬态计算;上、下表面残余应力分布形式相似、个别数值略有差异,残余应力以纵向应力为主,轴肩处拉应力最大为90 MPa,远离焊缝的母材区压应力最大为40 MPa。