5005鋁合金攪拌摩擦焊接實驗與溫度場數(shù)值模擬研究.pdf

1、攪拌摩擦焊（FSW）是一種先進的固相連接技術，具有能耗低、環(huán)保以及優(yōu)良的焊接特性等優(yōu)點，特別是對于鎂合金、鋁合金等輕質合金的焊接極具優(yōu)勢。FSW溫度場是研究該焊接技術的主要方向之一，明確焊接溫度場的分布有助于優(yōu)化工藝參數(shù)、防止焊縫缺陷產生，對提高焊接質量具有重要的指導意義。本文主要針對5005鋁合金，采用實驗和數(shù)值模擬的方法，開展了其FSW溫度場研究。
　　文中進行了5005鋁合金的材料性能試驗，獲得了其高溫力學性能和基本的熱物理

2、性能參數(shù)。設計和實施了不同焊接參數(shù)下4mm厚5005鋁合金板的FSW對接焊實驗，通過埋入熱電偶的方法測得了焊接過程的溫度場數(shù)據，并分析了溫度場分布特點。
　　文中建立了FSW溫度場有限元計算模型，對比分析了不同熱源模型對模擬結果的影響。針對圓柱攪拌針的攪拌頭推導了一種FSW熱源模型的一般表達式，按照滑動摩擦、粘著摩擦和混合滑動摩擦與粘著摩擦3種機制計算其中的摩擦應力，得到了3種不同熱源模型。應用其開展了6061-T6鋁合金板的FS

3、W溫度場模擬。模擬結果與文獻中實驗結果的對比表明，基于粘著摩擦和混合滑動摩擦與粘著摩擦的模型能較好地預測溫度場，且兩者給出的焊接穩(wěn)態(tài)溫度場基本一致，而基于滑動摩擦的模型預測的溫度場偏高。從實用性和有效性綜合考慮，基于粘著摩擦的熱源模型相對較簡單且合理，是進行溫度場模擬的一種較優(yōu)的選擇。
　　采用實驗獲得的材料性能數(shù)據和前面驗證的基于粘著摩擦的熱源模型，建立了4mm厚5005鋁合金FSW溫度場有限元計算模型。模擬結果與實驗獲得的溫度