分析预热时间对搅拌摩擦焊接的影响.pdf

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1、学兔兔www.xuetutu.com第45卷第4期机械工程学报Vo1．45NO．42009年4月JOURNAL0FMECHANICALENGINEERINGApr．2009DoI：l0．3901，JME．2009．04．013预热时间对搅拌摩擦焊接的影响木张昭，2刘亚丽，2(1．大连理工大学工程力学系大连116024；2．大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室大连1160241摘要：基于固体力学的有限元方法建立搅拌摩擦焊接过程的热力耦合分析模型，并以此为基础，研究预热时间对搅拌摩擦焊接过程的影响，与试验测量的

2、温度和试验观测到的材料流动现象的对比证明了该模型的有效性和正确性。数值模拟结果显示预热时间需要控制在1．000~3．281S之间，在采用压紧力控制搅拌头轴向自由度的情况下，预热时间过短会导致孔洞缺陷的形成，而预热时间过长会导致飞边现象变得非常严重。搅拌摩擦焊接所需的有效功率不会随预热时间的变化发生明显改变。随着预热时间的延长，搅拌摩擦焊接中的最高温度略有增加，同时，焊接材料温度的升高使材料的流动应力下降，导致随搅拌头一起流动的物质点略有增加，说明搅拌头的搅拌效应随着预热时间的延长而变得明显。关键词：搅拌摩擦焊接有

3、限元法热力耦合分析预热时间中图分类号：TG4O2TG456．9EffectofPreheatingTimeonFrictionStirWeldingZHANGZhao，LIUYali，(1．DepartmentofEngineeringMechanics，DalianUniversityofTechnology,Dalian116024；2．StateKeyLaboratoryofStructuralAnalysisforIndustrialEquipment，DalianUniversityofTechnolo

4、gy,Dalian116024)Abstract：Basedonsolidmechanicsandfiniteelementmethodacoupledthermo—mechanicalmodelofthefrictionstirweldingprocessisestablished，whichservesasthebasisforthefilrtherinvestigationontheefectofthepreheatingtimeonfrictionstirwelding．Thecomparisonwith

5、theexperimentalmeasuredtemperatureandexperimentalobservedmaterialflowshowsthevalidityandcorrectnessoftheestablishedmode1．Numericalresultsshowthatthepreheatingtimeshouldbelimitedintherangeof1．000s～3．281S．Whentheaxialfreedomoftheweldingtooliscontrolledbytheaxia

6、lpressure，tooshortpreheatingtimeleadstotheoccurrenceofvoiddefectandtoolongpreheatingtimeleadstosevereweldflash．TheefectivepowerneededforFSWwillnotbesignificantlychangedbythevariationofthepreheatingtime．Withtheincreaseofthepreheatingtime，themaximumtemperaturei

7、nfrictionstirweldingisslightlyincreasedandthentheflowstressoftheweldmaterialisdecreasedaccordingly,whichCan1eadtotheincreaseofthenumberofthematerialparticlesrotatingwiththeweldingtoo1．Thisphenomenonmeansthatthestiringefectoftheweldingtoolcanbecomemoreobviousw

8、iththeincreaseofthepreheatingtime．Keywords：FrictionstirweldingFiniteelementmethodThermo—mechanicalanalysisPreheatingtime擦焊接的定义[1-2]是：一个柱状或锥状的带螺纹或不0前言带螺纹的搅拌探针插入对接或者搭接的焊缝处，通过搅拌头的旋转和平移使焊缝两侧的