鋁合金攪拌摩擦焊接頭殘余應(yīng)力測(cè)試及數(shù)值模擬.pdf

1、攪拌摩擦焊的發(fā)明進(jìn)一步拓寬了鋁合金的應(yīng)用前景，由于鋁合金攪拌摩擦焊具有諸多如：焊后形變小、污染少、接頭力學(xué)性能好等優(yōu)良的特點(diǎn)，因而，鋁合金攪拌摩擦焊在三航領(lǐng)域、軌道車輛以及汽車制造等工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用并取得了令人矚目的成績(jī)。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)中厚板進(jìn)行攪拌摩擦焊生產(chǎn)加工時(shí)，雙面攪拌摩擦焊要比單面攪拌摩擦焊更具性價(jià)比，因此，對(duì)雙面攪拌摩擦焊的研究就具有很高的實(shí)際意義。
　　鋁合金攪拌摩擦焊焊接接頭的殘余應(yīng)力雖然要比鋁合金的融化焊小

2、很多，但由于殘余應(yīng)力對(duì)接頭的使用性能有極大的影響，因此，對(duì)其接頭殘余應(yīng)力的研究是非常有必要且很有意義的。
　　本文選用5mm厚度的5A15鋁合金平板作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，在最優(yōu)參數(shù)下分別對(duì)其進(jìn)行單面攪拌摩擦焊和兩種雙面攪拌摩擦焊的實(shí)驗(yàn)。對(duì)三種焊接試板分別取試樣進(jìn)行上中下分層顯微硬度分析，發(fā)現(xiàn)三種攪拌摩擦焊方法所得接頭的顯微硬度沿垂直焊縫方向都呈現(xiàn)出“W”型分布規(guī)律，上中下三層的顯微硬度在整體上雖略有差異，但并不離散；不同區(qū)域顯微硬度雖有高

3、有低，但能平滑過(guò)渡。
　　使用小孔法對(duì)三種焊接方法的試板分別進(jìn)行殘余應(yīng)力的測(cè)量實(shí)驗(yàn)，對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)所得三組試板的縱向殘余應(yīng)力都比橫向殘余應(yīng)力大很多，但測(cè)得殘余應(yīng)力的最大值僅為130.6MPa為母材屈服強(qiáng)度的41.5％，要低于鋁合金熔化焊接頭的殘余應(yīng)力值。
　　同時(shí)，本文還分別建立了單面焊和雙面焊的三維數(shù)值分析模型，先對(duì)兩種攪拌摩擦焊的溫度場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，并把溫度場(chǎng)作為力學(xué)分析的邊界條件之一耦合到應(yīng)力分析模型中；同時(shí)在