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GH4169惯性摩擦焊接过程的有限元热力耦合分析

刘承东  
【摘要】: 摩擦焊是一种自动化程度高的固态焊接方法,在工业生产中有着重要的应用。作为摩擦焊接的一种,惯性摩擦焊接是一个热力相互作用的复杂过程,它将储存在飞轮中的机械能直接转化成为热能,来加热工件的焊接面,完成焊接。焊接过程中不需要施加诸如电能等其他形式的能量。 焊接过程温度场和应力应变场是影响焊接接头的力学性能和微观结构的重要因素,直接影响着焊接接头的质量。焊接过程中的温度、材料热物性、摩擦力和顶锻压力的相互作用使焊接过程高度非线性。为模拟焊接过程中温度场及应力应变场的分布情况,建立了有限元热力耦合计算模型。使用有限元分析软件Msc.Marc对GH4169高温合金环状工件惯性摩擦焊接过程进行了建模分析,计算了焊接过程温度场和应力应变场的分布。并对建模计算过程中的诸多影响因素进行了讨论。 为了对计算结果进行验证,针对大型环状工件惯性摩擦焊接过程中温度变化的特点,开发了一套基于Windows环境的摩擦焊接过程温度数据采集系统。编制了相应的数据采集软件,将数据采集与数据处理较好的集成在一起。对GH4169高温合金惯性摩擦焊接过程进行了实验研究,使用温度数据采集系统对靠近焊接面若干个点的温度进行了实时测量。温度场的计算结果与实测值符合得较好。


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