本文主要研究内容
作者孙金睿（2019）在《铝合金超声振动辅助搅拌摩擦焊数值模拟及工艺研究》一文中研究指出：搅拌摩擦焊(Friction stir welding,FSW)技术是一种新型的固相连接技术,以其焊接温度低、焊接变形小和接头质量高等优点被广泛应用在轻质合金的焊接中。由于其焊接热输入来源于摩擦产热,焊接过程中搅拌头需要输入很大的轴向压力,造成搅拌头寿命短、焊接速度提升难、焊接载荷大等缺点。超声振动辅助搅拌摩擦焊技术作为一种机械能辅助形式,在改善焊接质量、降低焊接载荷和提升焊接速度的同时避免了双重热循环和恶化工况等其他热源辅助形式的不足,逐渐成为了研究的重点。然而超声振动的影响较为复杂,涉及焊接产热、材料流动等多方面影响,单纯的依靠工艺试验并不能充分解释焊接过程中的材料变化。通过数值模拟的方式,分析超声振动对搅拌摩擦焊接过程中的温度场和材料塑性流动影响,指导工艺参数优化,有着重要的工程应用价值。通过对搅拌摩擦焊接过程中涉及到的热和热应力分析,确定数值模型所涉及的假设和简化条件,选取温度-应力本构模型和随温度变化的材料物性参数,建立搅拌头与工件接触生热的摩擦热源模型和材料塑性变形产热的体热源模型,根据工况的实际条件确定模型的热边界条件、速度边界条件及焊接载荷。利用FLUENT软件建立常规搅拌摩擦焊接停留阶段和焊接阶段的热流耦合模型,并基于验证过的常规搅拌摩擦焊数值模型,结合超声振动作用机理建立超声振动辅助搅拌摩擦焊数值模型。利用动网格方法解决了搅拌摩擦焊过程中大应力、大变形模拟的问题,加快模型收敛。常规搅拌摩擦焊的数值模拟得到停留和焊接阶段不同时刻的常规搅拌摩擦焊温度场和流场,分析不同阶段模型产热和材料塑性流动的变化规律,包括搅拌头轴肩产热、焊接整体温度场、搅拌针附近材料流速等。获得超声振动辅助搅拌摩擦焊焊接不同时刻温度场、流场数据,对比分析超声振动辅助搅拌摩擦焊和常规搅拌摩擦焊产热、传热和材料塑性流动的差异。研究表明,施加超声振动后搅拌头附近区域的峰值温度降低,低温区域面积更大,搅拌头附近塑性金属量增加,金属流动性增加,材料流动的区域更大。采用变参数方法进行3mm厚2024-T4铝合金搅拌摩擦焊实验,通过对焊件进行力学性能测试和显微组织分析确定最优工艺参数,并以此参数进行常规搅拌摩擦焊和不同频率的超声振动辅助搅拌摩擦焊对比试验。研究表明焊接速度和搅拌头转速会影响热输入的大小,进而影响焊核区晶粒的成长程度。相对于常规搅拌摩擦焊,施加特定频率超声振动会有效的软化了焊缝表面金属,增加塑性金属量,提升工件表面焊接质量;施加超声后接头拉伸断口具有更大更深的等轴状椭圆形韧窝,韧窝中强化相数量更多,获得更好的拉伸性能;超声振动可以提前软化搅拌头前材料,降低焊接温度,抑制晶粒生长。以上结果与超声振动辅助搅拌摩擦焊的数值模拟对比结果相同,同时两者均表明相比于20kHz的超声频率,25kHz超声振动对搅拌摩擦焊接成型质量有更好的增益效果。
Abstract
jiao ban ma ca han (Friction stir welding,FSW)ji shu shi yi chong xin xing de gu xiang lian jie ji shu ,yi ji han jie wen du di 、han jie bian xing xiao he jie tou zhi liang gao deng you dian bei an fan ying yong zai qing zhi ge jin de han jie zhong 。you yu ji han jie re shu ru lai yuan yu ma ca chan re ,han jie guo cheng zhong jiao ban tou xu yao shu ru hen da de zhou xiang ya li ,zao cheng jiao ban tou shou ming duan 、han jie su du di sheng nan 、han jie zai he da deng que dian 。chao sheng zhen dong fu zhu jiao ban ma ca han ji shu zuo wei yi chong ji xie neng fu zhu xing shi ,zai gai shan han jie zhi liang 、jiang di han jie zai he he di sheng han jie su du de tong shi bi mian le shuang chong re xun huan he e hua gong kuang deng ji ta re yuan fu zhu xing shi de bu zu ,zhu jian cheng wei le yan jiu de chong dian 。ran er chao sheng zhen dong de ying xiang jiao wei fu za ,she ji han jie chan re 、cai liao liu dong deng duo fang mian ying xiang ,chan chun de yi kao gong yi shi yan bing bu neng chong fen jie shi han jie guo cheng zhong de cai liao bian hua 。tong guo shu zhi mo ni de fang shi ,fen xi chao sheng zhen dong dui jiao ban ma ca han jie guo cheng zhong de wen du chang he cai liao su xing liu dong ying xiang ,zhi dao gong yi can shu you hua ,you zhao chong yao de gong cheng ying yong jia zhi 。tong guo dui jiao ban ma ca han jie guo cheng zhong she ji dao de re he re ying li fen xi ,que ding shu zhi mo xing suo she ji de jia she he jian hua tiao jian ,shua qu wen du -ying li ben gou mo xing he sui wen du bian hua de cai liao wu xing can shu ,jian li jiao ban tou yu gong jian jie chu sheng re de ma ca re yuan mo xing he cai liao su xing bian xing chan re de ti re yuan mo xing ,gen ju gong kuang de shi ji tiao jian que ding mo xing de re bian jie tiao jian 、su du bian jie tiao jian ji han jie zai he 。li yong FLUENTruan jian jian li chang gui jiao ban ma ca han jie ting liu jie duan he han jie jie duan de re liu ou ge mo xing ,bing ji yu yan zheng guo de chang gui jiao ban ma ca han shu zhi mo xing ,jie ge chao sheng zhen dong zuo yong ji li jian li chao sheng zhen dong fu zhu jiao ban ma ca han shu zhi mo xing 。li yong dong wang ge fang fa jie jue le jiao ban ma ca han guo cheng zhong da ying li 、da bian xing mo ni de wen ti ,jia kuai mo xing shou lian 。chang gui jiao ban ma ca han de shu zhi mo ni de dao ting liu he han jie jie duan bu tong shi ke de chang gui jiao ban ma ca han wen du chang he liu chang ,fen xi bu tong jie duan mo xing chan re he cai liao su xing liu dong de bian hua gui lv ,bao gua jiao ban tou zhou jian chan re 、han jie zheng ti wen du chang 、jiao ban zhen fu jin cai liao liu su deng 。huo de chao sheng zhen dong fu zhu jiao ban ma ca han han jie bu tong shi ke wen du chang 、liu chang shu ju ,dui bi fen xi chao sheng zhen dong fu zhu jiao ban ma ca han he chang gui jiao ban ma ca han chan re 、chuan re he cai liao su xing liu dong de cha yi 。yan jiu biao ming ,shi jia chao sheng zhen dong hou jiao ban tou fu jin ou yu de feng zhi wen du jiang di ,di wen ou yu mian ji geng da ,jiao ban tou fu jin su xing jin shu liang zeng jia ,jin shu liu dong xing zeng jia ,cai liao liu dong de ou yu geng da 。cai yong bian can shu fang fa jin hang 3mmhou 2024-T4lv ge jin jiao ban ma ca han shi yan ,tong guo dui han jian jin hang li xue xing neng ce shi he xian wei zu zhi fen xi que ding zui you gong yi can shu ,bing yi ci can shu jin hang chang gui jiao ban ma ca han he bu tong pin lv de chao sheng zhen dong fu zhu jiao ban ma ca han dui bi shi yan 。yan jiu biao ming han jie su du he jiao ban tou zhuai su hui ying xiang re shu ru de da xiao ,jin er ying xiang han he ou jing li de cheng chang cheng du 。xiang dui yu chang gui jiao ban ma ca han ,shi jia te ding pin lv chao sheng zhen dong hui you xiao de ruan hua le han feng biao mian jin shu ,zeng jia su xing jin shu liang ,di sheng gong jian biao mian han jie zhi liang ;shi jia chao sheng hou jie tou la shen duan kou ju you geng da geng shen de deng zhou zhuang tuo yuan xing ren wo ,ren wo zhong jiang hua xiang shu liang geng duo ,huo de geng hao de la shen xing neng ;chao sheng zhen dong ke yi di qian ruan hua jiao ban tou qian cai liao ,jiang di han jie wen du ,yi zhi jing li sheng chang 。yi shang jie guo yu chao sheng zhen dong fu zhu jiao ban ma ca han de shu zhi mo ni dui bi jie guo xiang tong ,tong shi liang zhe jun biao ming xiang bi yu 20kHzde chao sheng pin lv ,25kHzchao sheng zhen dong dui jiao ban ma ca han jie cheng xing zhi liang you geng hao de zeng yi xiao guo 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自东北林业大学的孙金睿，发表于刊物东北林业大学2019-11-18论文，是一篇关于搅拌摩擦焊论文,超声振动论文,铝合金论文,数值模拟论文,材料流动论文,东北林业大学2019-11-18论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自东北林业大学2019-11-18论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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