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            鋁板廠家介紹薄板鋁合金攪拌摩擦焊接頭變形情況分析

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            鋁板廠家介紹薄板鋁合金攪拌摩擦焊接頭變形情況分析

            發布日期:2020-05-17 作者:孫宏宇 點擊:

            鋁板廠家介紹薄板鋁合金攪拌摩擦焊接頭變形情況分析

            1.攪拌摩擦焊過程中,通過旋轉攪拌頭將材料加熱至塑性狀態,并在攪拌頭的攪拌擠壓作用下使金屬之間實現冶金結 合.正是基于攪拌摩擦焊的產熱機理,使得焊接過程中的峰值溫度低于材料熔點,有效降低了焊接熱輸入,從而控制了焊接變形.目前攪拌摩擦焊已被用于鋁及鋁合金、鎂及鎂合金、銅及銅合金等有色金屬的焊接。

            2.盡管攪拌摩擦焊能夠有效降低焊接熱輸入,在一定程度上控制焊接變形的發生,但不同于其它熔焊方式,攪拌摩擦焊主要通過機械力的作用使被焊工件結合,因此除受到熱應力的作用外,還會受到機械力的作用,使得焊接變 形的發生在所難免,在薄板焊接過程中表現尤為明顯。

            對攪拌摩擦焊應力場的研究能夠為改善焊接變形提供理論支持.為盡可能顯現攪拌摩擦焊的形變特征,選取薄板攪拌摩擦焊接頭作為研究對象,為適應板材尺寸,攪拌頭的攪拌針通常小于板材厚 度0.2 mm左右,因此采用帶攪拌針的攪拌頭進行焊接時,攪拌針的尺寸也將減小,隨著攪拌針尺寸的減小,其在焊接過程中起到的作用也隨之降低. 

            文中將采用無針攪拌頭對0.5 mm鋁合金薄板進行焊接,并采用數值模擬的方法對焊接過程做仿真分析,以揭示攪拌摩擦焊接頭的形變特征.

            3.試驗選用了AA6061鋁合金板材,板材尺寸為100 mm×50mm×0.5mm,選用無針攪拌頭,攪拌頭軸肩帶同心圓花樣, 軸肩尺寸為14 mm,試驗過程中固定攪拌頭轉速為1000 r/min,改變焊接速度分別為50,150,300mm/min.為研究鋁合金攪拌摩擦焊接頭的變形情況,對獲得的0.5 mm厚鋁合金攪拌摩擦焊接頭的變形情況進行測量,在試樣表面繪 制10 mm×10 mm網格,測量網格交點處位移,繪制所有交點的三維位移圖,最終獲得試板的三維變形圖.

            4.結 論

            (1)利用ANsYs模擬攪拌焊過程,研究攪拌摩擦焊接頭的變形特征,獲得了薄板鋁合金攪拌摩擦 焊接頭的變形場和應力場,結果顯示薄板鋁合金攪 拌摩擦焊接頭的變形特征是接頭的變形為非對稱形式,大變形區域主要出現在后退側的開始位置、前進側的結束位置以及中間焊縫的前進側位置. 

            (2)提取各變形分量特征,結果顯示熱變形整體呈對稱形式,塑性形變與整體變形特征相似,攪 拌頭對工件的直接作用力是導致接頭變形成非對稱形式的主要原因.

            (3)焊縫兩側固定點上變形量隨時間的變化結 果顯示后退側在變形量達到峰值過程中時會出現劇烈波動,表明焊接過程中后退側的穩定性要低于前進側.

            (4)接頭應力分析結果顯示,高應力分布區域出現在焊縫結束處的偏前進側位置,對比分析單向應力特征,結果表明x—y方向的剪切是影響最終應力分布的主要原因.轉自<<焊接 學報 >>,第一作者:孫宏宇。

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