DP600_AZ31无匙孔搅拌摩擦点焊轴肩下压量对接头性能的影响

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1、ｉ七专豕ｉ匕ｚｓ卷ＤＰ６００／ＡＺ３１无匙孔搅拌摩擦点焊轴肩下压量对接头性能的影响瞧｜＾兰州理工大学有色金属先进加工与再利用省部共建国家重点实验室（７３００５０）王希靖许有伟魏万奎张壳壳摘要根据无匙孔搅拌摩擦点焊焊接过程的特点立了简化的热输人数值模型－，建利用有限元分析软件ＡＮ，ＳＹＳ模拟出１ｍｍＤＰ６００镀锌钢板和２ｍｍＡＺ３１镁合金板搭接无匙孔搅拌摩擦点焊过程中的温度场，进而耦合得到不同轴肩下压量下焊接材料的应力场及变形量通过对比分析不同轴肩下压量下接头横截面处宏观形貌的模；拟结果与试验结果，总

2、结得到接头界面迁移量的演变规律及其对接头力学性能的影响从而为后续工艺试验参数，的选取提供了科学依据。关键词：下压量界面迁移量无匙孔搅拌摩擦点焊中图分类号：ＴＧ４５３目前，搅拌摩擦焊的研究大多集中在同种材料或＾熔点相近的异种材料之间，对于ＤＰ６００镀锌钢和ＡＺ３１无匙孔搅拌摩擦点焊是一种新型的固相连接技镁合金这样熔点相差很大的异种金属间搅拌摩擦点焊术，被焊材料焊接变形小、能量消耗少、生产成本低，在过程中界面迁移及塑性金属的流动特性的研究却很３焊接异种金属方面有其它焊接方法无法比拟的优势少１１研究了搅拌摩擦点。南京航空航

3、天大学周冠男等人它通过控制搅拌头与工件的相对移动和搅拌针与轴肩焊下压量对界面畸变的影响，发现随着轴肩下压量增的相对运动，不仅增加了搅拌头作用的区域，使接头的大，接头界面畸变高度〇〇和畸变角度〇８）逐渐减少，连强度大大提高，而且使焊接过程中形成的退出孔得到接区宽度（Ｌ）和变形区宽度（Ｌ）显著增大且界面畸变，２，填充“波浪状”形貌ｗ针对，减少后续处理工序，因而具有广阔的应用前景。呈现南昌航空大学王晓东等人；８ｍｍＬＹ１２铝２０－－厚的合金板材研究了搅拌针表面螺纹賴日Ｗ１５０４０８：基金项目：国家自然科学基金项目（５１２６５０３０头

4、数与轴肩下压量对金属轴向迁移的影响，发现随着）２０１５年第６期９ｎ據轴肩下压量的增加，轴肩下方焊缝金属致密度增加，２ｍｍ的ＡＺ３１镁合金板材（下层），搭接形式如图１所金属轴向迁移的驱动力增强，导致单位时间内金属在示。ＤＰ６００镀锌钢板和ＡＺ３１镁合金板材的主要化学成搅拌针轴向的迁移量增大。因此，了解镁钢无匙孔搅分如表１和表２所示。拌摩擦点焊轴肩下压量对接头性能的影响，对于优化＝．＝．焊接参数＞、防止焊接缺陷形成，以及指导搅拌头结构：：￣１设计都具有重要的理论指导意义和实际应用价值。１＼／ＴＴｖｎ

5、ＡＺ３１（Ｘ）ＤＰ６００必Ｉ？知１试验材料及设备文中通过建立简化的数值模型用有限元分析软＿Ｊ，利ＡＮＳＹＤＰ６００ＡＺ－件Ｓ对／３１无匙孔搅拌摩擦点焊过程中５０＾＾的温度场进行模拟试验选用规格为１５０ｍｍＸ５０ｍｉｎｘ，１ｍｍ的ＤＰ６００镀锌钢板１５０ｍｍｘ５０ｍｍｘ图１工件搭接示意图（上层）和表１试验用ＤＰ６００镀锌钢板化学成分（质量分数，％）ＣＭｎＳｉＣｒＮｉＮｂＴｉＶＭｏＦｅ０．１１．．．．．．．．１６０１８２０３４００２７０００３７０００２０００３

6、５００９８余量表２试验用ＡＺ３１镁合金化学成分（质量分数％析时选用二维四节点ＰＬＡＮＥ５５单元。材料的热物理性，）能是影响温度场的重要因素，ＤＰ６００镀锌钢板和ＡＺ３１镁合金的导热系数及比热容随温度的变化数值见表３。３．０１０．９０．５０．００５０．０４０．００５ｍ在整个点焊过程中待焊工件的热量会从两方面流失＇，２围环境之间形成温度差，在待焊工件的各个表面上施２？２．１无匙孔５０Ｗ／ｍＫ另搅拌摩擦点焊温度场加表面对流边界条件，对流换热系数为；一一无匙孔搅拌摩擦点焊是－固耦合的过程因方面，待焊工件底面与工

7、作台之间产生热传导，热传个热，２＊此文中先模拟出ＤＰ６００／ＡＺ３１５０Ｗ／ｍＫ。ＤＰ６００／ＡＺ３１无匙孔搅拌摩擦１无匙孔搅拌摩擦点焊的导系数为温度场，通过间接耦合的方式，得到不同轴肩下压量下点焊有限元模型如图２所示。被焊材料的应力场及变形量。为了简化模型ＤＰ６００ＡＺ１＝１虑到搅／３无匙孔搅拌摩擦点焊ｔ６ｓ时的温，考拌针与被焊材料间的摩擦产热要远小于轴肩与被焊材度场如图３所示，可以看出焊接时的最髙温度出现在丨／２处６５０丈左料间的摩擦产热，为右，镁合金的，且文中的主要研究目的是分析轴肩镀锌钢板上表面轴肩下压量对接头变

8、形量的影响因此在进行温度场模拟最高温度为５７０丈左