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《西安建筑科技大学》 2006年
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5A02铝合金搅拌摩擦焊接工艺及温度场研究

苏晓莉  
【摘要】:搅拌摩擦焊接过程温度场是影响焊接接头力学性能和微观结构的重要因素,是进行焊缝金属流动、焊接应力与变形分析的基础,本文通过实验测温与数值模拟方法研究了5A02铝合金搅拌摩擦焊接的温度场。进行了5A02铝合金搅拌摩擦焊接工艺研究,获得6mm厚5A02铝合金室温下焊接最佳参数及搅拌工具、焊接参数对焊接接头质量的影响规律。 通过对焊件上不同特征点的多次测温,得到铝合金搅拌摩擦焊接温度场分布规律。即:在搅拌摩擦焊过程中,焊件旋出侧温度略低于材料旋入侧温度,从上表面到下表面温度由高到低;焊件接头末端的温度峰值高于其它区域的温度峰值;焊缝中心处温度最高。在合理的焊接参数范围内,当焊接速度一定时,随搅拌头旋转速度的增加,焊件温度峰值升高;旋转速度一定时,随焊接速度的增加,焊件温度峰值降低。 通过建立搅拌摩擦焊三维传热有限元模型,考虑了移动热源的热输入因素,利用ANSYS有限元软件,对6mm厚5A02铝合金搅拌摩擦焊接过程温度场进行了分析和计算。结合实验得到的数据,验证了所建立模型的正确性及实验测温所得温度场分布规律。通过模拟结果还得到了搅拌摩擦焊接过程中任意时刻、任意位置的温度场,可以了解搅拌摩擦焊接动态全过程。并根据模拟结果,提出了两个搅拌摩擦焊接过程的优化措施,即搅拌头最佳停留时间和垫板材料的选取。
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