AZ61鎂合金真空電子束焊接工藝及其溫度場(chǎng)數(shù)值模擬研究.pdf

1、鎂合金是目前被國內(nèi)外研究者積極開發(fā)的一種輕量化材料,具有密度低比剛度、比強(qiáng)度高、阻尼減震性好,易切削加工以及良好的可回收利用等優(yōu)點(diǎn)而得到普遍應(yīng)用。因此,高效合理的鎂合金焊接方法是推動(dòng)鎂合金的發(fā)展與應(yīng)用關(guān)鍵因素之一。
　　電子束焊接作為高能束焊接方法之一,具有能量密度高,焊接速度快,深寬比大、焊縫熱影響區(qū)小等優(yōu)點(diǎn),是焊接厚板材料的首選方法,目前被國內(nèi)外的研究人員廣泛關(guān)注。對(duì)電子束焊接過程溫度場(chǎng)變化進(jìn)行有限元模擬研究更有助于深層次地理

2、解焊接過程的物理機(jī)制,從而實(shí)現(xiàn)指導(dǎo)焊接工藝、控制焊接質(zhì)量的目的。
　　本文以10mm厚的變形鎂合金AZ61為研究對(duì)象,進(jìn)行了真空電子束焊接試驗(yàn)研究。系統(tǒng)地分析了聚焦電流、焊接束流和焊接速度對(duì)焊接接頭宏觀形貌、焊接熔深、熔寬和焊縫表面寬度的影響規(guī)律;并觀察了接頭微觀組織的變化,對(duì)接頭的力學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試。研究結(jié)果表明,由于電子束熱源的能量特點(diǎn)導(dǎo)致接頭宏觀呈現(xiàn)典型窄而深的“釘子型”形貌,接頭沒有明顯的熱影響區(qū)存在;隨著聚焦電流增加,焊

3、接熔深增加,熔寬和焊縫寬度減小;隨著焊接束流增加,焊接熔寬及焊縫寬度增加;焊接速度增加,焊接熔寬和小表面焊縫寬度減小,上表面焊縫寬度增加;焊縫區(qū)為細(xì)小的等軸晶及彌散分布的第二相組成,焊接接頭的力學(xué)性能優(yōu)于母材。
　　在電子束焊接工藝的研究基礎(chǔ)上,結(jié)合鎂合金的特點(diǎn),利用有限元軟件ANSYS采用優(yōu)化形狀參數(shù)的雙橢球熱源模型,分別對(duì)不同焊接束流和焊接速度下的焊接溫度場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬研究及對(duì)比驗(yàn)證。計(jì)算結(jié)果表明,焊縫中心的溫度最高值在11