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鋁板廠家介紹薄板鋁合金攪拌摩擦焊接頭變形情況分析

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鋁板廠家介紹薄板鋁合金攪拌摩擦焊接頭變形情況分析

發布日期:2020-05-17 作者:孫宏宇 點擊:

鋁板廠家介紹薄板鋁合金攪拌摩擦焊接頭變形情況分析

1.搅拌摩擦焊过程中,通过旋转搅拌头将材料加热至塑性状态,并在搅拌头的搅拌挤压作用下使金属之间实现冶金结 合.正是基于搅拌摩擦焊的产热机理,使得焊接过程中的峰值温度低于材料熔点,有效降低了焊接热输入,从而控制了焊接变形.目前搅拌摩擦焊已被用于铝及铝合金、镁及镁合金、铜及铜合金等有色金属的焊接。

2.尽管搅拌摩擦焊能够有效降低焊接热输入,在一定程度上控制焊接变形的发生,但不同于其它熔焊方式,搅拌摩擦焊主要通过机械力的作用使被焊工件结合,因此除受到热应力的作用外,还会受到机械力的作用,使得焊接变 形的发生在所难免,在薄板焊接过程中表现尤为明显。

对搅拌摩擦焊应力场的研究能够为改善焊接变形提供理论支持.为尽可能显现搅拌摩擦焊的形变特征,选取薄板搅拌摩擦焊接头作为研究对象,为适应板材尺寸,搅拌头的搅拌针通常小于板材厚 度0.2 mm左右,因此采用带搅拌针的搅拌头进行焊接时,搅拌针的尺寸也将减小,随着搅拌针尺寸的减小,其在焊接过程中起到的作用也随之降低. 

文中将采用无针搅拌头对0.5 mm铝合金薄板进行焊接,并采用数值模拟的方法对焊接过程做仿真分析,以揭示搅拌摩擦焊接头的形变特征.

3.試驗選用了AA6061鋁合金板材,板材尺寸为100 mm×50mm×0.5mm,选用无针搅拌头,搅拌头轴肩带同心圆花样, 轴肩尺寸为14 mm,试验过程中固定搅拌头转速为1000 r/min,改变焊接速度分别为50,150,300mm/min.为研究铝合金搅拌摩擦焊接头的变形情况,对获得的0.5 mm厚铝合金搅拌摩擦焊接头的变形情况进行测量,在试样表面绘 制10 mm×10 mm网格,测量网格交点处位移,绘制所有交点的三维位移图,最终获得试板的三维变形图.

4.结 论

(1)利用ANsYs模拟搅拌焊过程,研究搅拌摩擦焊接头的变形特征,获得了薄板铝合金搅拌摩擦 焊接头的变形场和应力场,结果显示薄板铝合金搅 拌摩擦焊接头的变形特征是接头的变形为非对称形式,大变形区域主要出现在后退侧的开始位置、前进侧的结束位置以及中间焊缝的前进侧位置. 

(2)提取各变形分量特征,结果显示热变形整体呈对称形式,塑性形变与整体变形特征相似,搅 拌头对工件的直接作用力是导致接头变形成非对称形式的主要原因.

(3)焊缝两侧固定点上变形量随时间的变化结 果显示后退侧在变形量达到峰值过程中时会出现剧烈波动,表明焊接过程中后退侧的稳定性要低于前进侧.

(4)接头应力分析结果显示,高应力分布区域出现在焊缝结束处的偏前进侧位置,对比分析单向应力特征,结果表明x—y方向的剪切是影响最终应力分布的主要原因.转自<<焊接 学报 >>,第一作者:孫宏宇。

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