铝合金高速FSW热输入模型及焊缝峰值温度研究

将焊接速度大幅度提升至1000 mm/min,在不同焊接转速下(1000~1900 r/min)对3 mm厚退火态7075铝合金薄板进行搅拌摩擦焊接实验,并用高精度红外热像仪测量焊缝温度,研究了焊接转速对焊缝峰值温度、焊缝外观以及接头组织的影响规律。发现当转速低于1600 r/min时,随着转速的升高,焊缝峰值温度逐渐升高,在1600 r/min时达到最高,接近500℃。1600r/min以后,峰值温度在480~495℃之间波动,并有轻微下降的趋势。这一结果与已有热输入模型及焊缝峰值温度公式不相符合。此外,综合考虑焊缝表面以及接头微观组织,发现当转速在1400,1500,1600 r/min时,焊接质量达到最佳。对材料摩擦机制进行分析,发现摩擦系数随焊接转速和焊接温度的变化而变化,从而在热输入模型中引入摩擦系数变量,最终建立了稳态焊接时峰值温度与焊接转速的关系公式。

铝合金薄板搅拌摩擦焊温度场模型

根据能量检测系统得出的搅拌摩擦焊接实时功率,结合M.Song等人提出的热输入模型,在此提出了简化的热输入模型。在深入考虑焊接过程的具体条件后,利用ANSYS有限元分析程序建立随热源一起移动的坐标系,模拟出瞬态温度场以及焊缝及母材区任何位置上的热循环曲线。通过模拟结果与热电偶测得的特征点温度曲线的比较,验证了热模型和模拟方法的正确性。

搅拌摩擦焊接过程温度场数值模拟

在深入考虑搅拌摩擦焊的具体焊接过程后,提出了简化的热输入模型。利用ANSYS有限元分析程序建立了随热源一起移动的坐标系,采用分步加载的方法对搅拌摩擦焊过程的温度场进行了模拟。得到了3mmLY12硬铝合金薄板在整个焊接过程中焊缝区每一时刻的瞬态温度场以及焊缝区各点的焊接热循环曲线,确立了温度场空间分布和时间变化的规律,并且通过测量特征点的实际温度验证了计算结果的准确性。

液压缸连续驱动摩擦焊接的温度场模拟与试验分析

根据连续驱动摩擦焊的简化模型,推导了焊接过程的热输入数学模型;并通过热过程分析,建立了液压缸连续驱动摩擦焊接三维热分析有限元计算模型;利用有限元软件ANSYS计算获得了液压缸连续驱动摩擦焊接头温度场的分布特征。利用红外测温仪对液压缸连续驱动摩擦焊接接头温度场进行了现场测量,测量结果和数值模拟结果基本一致。

工艺参数对线性摩擦焊接45#钢温度场及轴向缩短量影响的数值模拟分析

基于ABAQUS/Explicit显式有限元分析软件,采用开发的线性摩擦焊接同质接头的二维计算模型,研究了工艺参数对线性摩擦焊接45#钢接头温度场和轴向缩短量的影响。结果表明,提高振动频率、振幅、摩擦压力,界面温度能在更短时间上升至较高温度,且轴向缩短量以较快速率达到更大值,3者对计算结果的影响,统一于热输入功率;当热输入功率超过某一临界值时,缩短量与其呈线性关系。

45钢连续驱动摩擦焊的温度场数值模拟及实验验证

根据连续驱动摩擦焊的简化模型,推导了焊接过程的热输入数学模型,并通过热过程分析,建立了连续驱动摩擦焊三维热分析有限元计算模型;利用有限元软件ANSYS计算获得了45钢连续驱动摩擦焊接头温度场的分布特征,并与用红外测温仪测得的接头温度场进行了比较,验证了模拟结果。

Effects of laser phase transformation hardening parameters on heat input and hardened-bead profile quality of unalloyed titanium

Laser transformation hardening(LTH)of unalloyed titanium of 1.6 mm-thick sheet,nearer to ASTM Grade 3 of chemical composition was investigated using 2 kW CW Nd:YAG laser.The effects of laser power(750-1 250 W),scanning speed(1 000-3 000 mm/min)and focal point position(from-10 to-30 mm)on the heat input,and hardened-bead geometry(i.e.hardened bead width(HBW),hardened depth(HD)and angle of entry of hardened bead profile with the surface(AEHB))were investigated using response surface methodology(RSM).The experimental plan is based on Box-Behnken design matrix method.Linear and quadratic polynomial equations for predicting the heat input and the hardened bead geometry were developed.The results indicate that the proposed models predict the responses adequately within the limits of hardening parameters being used.It is suggested that regression equations can be used to find optimum hardening conditions for desired criteria.