高熔點合金攪拌摩擦焊接工藝研究及其溫度場模擬.pdf

1、本文主要研究了低碳鋼Q235A和鈦合金TC4攪拌摩擦焊接工藝以及不同工藝參數(shù)對焊接接頭微觀組織的影響。通過改變焊接過程中所施加的壓力、攪拌頭轉(zhuǎn)速和焊接速度等工藝參數(shù)，來改善接頭的微觀組織，從而獲得良好的接頭性能。研究結(jié)果表明，攪拌頭形狀尺寸、工作壓力、焊接速度和攪拌頭轉(zhuǎn)速這些焊接工藝參數(shù)對焊接質(zhì)量有重要影響，從而初步研究鈦合金的攪拌摩擦焊接。低碳鋼可以采用攪拌摩擦焊技術(shù)焊接，接頭的微觀組織發(fā)生很大轉(zhuǎn)變，晶粒細化十分明顯，可以獲得具有良好

2、性能的焊接接頭。在獲得較好的焊接接頭的前提下，在一定范圍內(nèi)改變焊接工藝參數(shù)對接頭的組織影響不大，而在相同的焊接工藝參數(shù)下，采用輔助熱源可使晶粒顯著粗大。鈦合金攪拌摩擦焊接頭的組織焊接后發(fā)生明顯細化，攪拌區(qū)金屬在熱和劇烈變形的作用下發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶，冷卻后組織為初生β相及轉(zhuǎn)變β相；熱機影響區(qū)在低于β相變溫度下，因熱和變形的作用，原粗大的α晶粒經(jīng)動態(tài)再結(jié)晶形成細小的等軸α晶粒；接頭的性能得到顯著改善。 本文的另一個重要方面是采用與攪拌

3、頭共同運動的動態(tài)坐標系，建立并簡化攪拌摩擦焊熱輸入數(shù)學模型，將瞬態(tài)溫度場轉(zhuǎn)化為準穩(wěn)態(tài)溫度場，來模擬攪拌摩擦焊過程的溫度場。焊接熱源主要來自于旋轉(zhuǎn)的攪拌頭與工件的摩擦以及攪拌針近旁金屬的塑性變形，其中攪拌頭與工件的摩擦是主要的，它包括攪拌頭軸肩與工件表面的摩擦和攪拌針與工件的摩擦。在建立攪拌摩擦焊的熱輸入模型時，忽略焊接過程中金屬塑性變形產(chǎn)生的熱量，同時假設無熱損失。將模擬結(jié)果與試驗結(jié)果分析、對比和驗證，研究焊接工藝參數(shù)與溫度場分布的關(guān)系