攪拌摩擦焊塑性金屬三維流動數(shù)值模擬.pdf

1、攪拌摩擦焊焊縫塑性金屬三維流動是焊縫固態(tài)金屬相互作用，形成結(jié)合焊縫的必要條件。本文利用有限元軟件ABAQUS建立了帶圓錐形光面攪拌針的攪拌摩擦焊熱力耦合三維彈塑性有限元模型，通過采用材料位移質(zhì)點跟蹤法模擬得到焊接過程中焊縫塑性金屬三維流動形態(tài)，并基于此，分析采用圓錐光面攪拌頭進行焊接時焊縫金屬三維流動特征及工藝參數(shù)對焊縫金屬流動的影響。
　　模擬結(jié)果表明，焊接穩(wěn)態(tài)階段焊縫的最高溫度為材料熔點溫度的82％，前進邊溫度梯度大于返回邊，

2、攪拌頭前方的溫度梯度大于攪拌頭后方；焊縫前進邊等效塑性應(yīng)變大于返回邊，塑性應(yīng)變主要位于攪拌頭后方焊接區(qū)。
　　焊接過程中，靠近焊縫上表面的焊縫金屬在軸肩的摩擦擠壓作用下繞攪拌針作順時針旋轉(zhuǎn)，而靠近焊縫底面的焊縫金屬在攪拌針旋推作用下遷移到攪拌頭后方后并不再參與旋轉(zhuǎn)；前進邊焊縫金屬呈彌散狀沉積到攪拌頭后方焊縫中心及前進邊側(cè)，少部分焊縫金屬沉積到返回邊側(cè)；返回邊焊縫金屬以弧狀層流的形式在攪拌針旋推作用下沉積到攪拌頭后方返回邊側(cè)，部分靠

3、近焊縫上表面的金屬繞攪拌針旋轉(zhuǎn)數(shù)周后呈彌散狀沉積到前進邊側(cè)；攪拌針前方的焊縫金屬呈彌散狀沉積到攪拌頭后方焊縫中心及前進邊側(cè)，只有少部分焊縫金屬沉積到返回邊側(cè)。
　　焊縫上表面及底面焊縫金屬不發(fā)生明顯的厚度方向遷移，部分焊縫金屬在錐形攪拌針作用下往焊縫下部遷移并沉積，未沉積的焊縫金屬跟隨其余金屬往焊縫上部遷移至靠近焊縫上表面的位置。
　　在攪拌頭轉(zhuǎn)速不變的情況下降低焊接速度，使焊縫前進邊、返回邊及攪拌針前方的焊縫金屬以更快的速