搅拌摩擦焊接过程的试验测量及分析

通过设计一系列搅拌摩擦焊接试验,详细测量和分析焊接温度场分布、搅拌头机械载荷、残余应力和残余变形.试验发现,搅拌摩擦焊的温度测量结果的准确性取决于采样频率和热电偶的定位方法;搅拌头的机械载荷主要表现为下压力和扭矩,它们在准稳态焊接的条件下会保持稳定,但取值随焊接参数的变化而发生相应变化;焊接残余应力的主要成分是纵向应力,焊缝区域内呈现较高水平的拉应力,分布呈不对称的双峰特征;薄板的焊接变形具有马鞍形和反马鞍形两种形态,且变形程度受到薄板尺寸、旋转频率和焊接速度的影响.

焊接数值模拟中以温度为控制变量的高效算法

对焊接数值模拟中的各种加速计算方法进行了细致研究,并在分段热源法的基础上提出了温度函数法.和分段热源法相比较,温度函数法将焊接数值模拟中的控制变量由热量转变为温度,增加了焊接温度场的可控制性,并提高了模拟温度场在模型宽度和厚度方向与实际焊接温度场的一致性.文中通过铝合金薄板搅拌摩擦对焊的模型对温度函数法进行验证.结果表明,温度函数法得到的残余应力和变形结果与移动热源方法得到的结果具有一致性,并且和实际试验测量结果吻合,计算效率有大幅度的提高,能够达到工程应用的需要.

搅拌摩擦焊中工艺参数对扭矩的影响

通过在6056—T6的铝合金薄板上设计不同旋转频率、不同下压量的搅拌摩擦点焊试验,测量焊接过程中的搅拌头扭矩、下压作用力和试板温度曲线来研究焊接工艺参数对扭矩的影响.结果表明,在旋转频率相同而下压量不同的试验中,搅拌头扭矩随下压作用力增大而增大,而引起扭矩增大的最主要原因是下压作用力使搅拌区材料的力学性能发生了改变;在下压量相同而旋转频率不同的焊接试验中,搅拌头扭矩随旋转频率升高而减小,但扭矩和旋转频率的乘积(即焊接热输入功率)却随旋转频率升高而增大,分析认为旋转频率通过温度和材料的应变速率两个途径对搅拌头扭矩产生了影响,而温度的影响作用更显著.