A356铝合金搅拌摩擦焊接热力耦合分析_朱金芳

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1、实用研究特种铸造及有色合金２０１５年第３５卷第８期Ａ３５６铝合金搅拌摩擦焊接热力耦合分析朱金芳（浙江工业职业技术学院）摘要借助多场耦合求解技术，利用ＣｏｍｓｏｌＭｕｌｔｉｐｈｙｓｉｃｓ软件建立了Ａ３５６．０－Ｔ６１铝合金搅拌摩擦焊接热力耦合的有限元模型。并利用ＪＭａｔＰｒｏ定义了随温度变化的Ａ３５６铝合金的热物理属性，着重分析轴向下压力、旋转速度、焊接速度等工艺因素对搅拌摩擦焊Ａ３５６铝合金温度场和应力分布演变规律的影响。结果表明，焊接速度对ＦＳＷ等温线椭圆形分布形状的椭圆率影响很大；在ＳＡＺ的外边缘处焊接等效应力最大，在ＳＡＺ的外缘附近区域出现呈离散状态分布的低应力小区域。Ａ３

2、５６铝合金ＦＳＷ温度场分布的工艺参数影响的显著性顺序为：焊接速度＞搅拌头旋转速度＞轴向下压力；焊接应力分布的工艺参数影响的显著性顺序为：轴向下压力＞焊接速度＞搅拌头旋转速度。关键词Ａ３５６铝合金；焊接工艺；有限元分析；搅拌摩擦焊接中图分类号ＴＧ４５３．９；ＴＧ１４６．２１文献标志码ＡＤＯＩ：１０．１５９８０／ｊ．ｔｚｚｚ．２０１５．０８．００９ＴｈｅｒｍａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌＣｏｕｐｌｉｎｇＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＦｒｉｃｔｉｏｎＳｔｉｒｒｉｎｇＷｅｌｄｉｎｇＡｌｕｍｉｎｕｍＡｌｌｏｙＡ３５６ＢａｓｅｄｏｎＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄＺｈｕＪｉｎｆａｎｇ（Ｚｈｅｊｉａｎｇ

3、ＩｎｄｕｓｔｒｙＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＣｏｌｌｅｇｅ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｆｒｉｃｔｉｏｎｓｔｉｒｒｉｎｇｗｅｌｄｉｎｇ，ｗｉｔｈｔｈｅｈｅｌｐｏｆｍｕｌｔｉ－ｆｉｅｌｄｃｏｕｐｌｉｎｇｒｅａｓｏｎａｂｌｅｓｏｌｕｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，ＣｏｍｓｏｌＭｕｌｔｉｐｈｙｓｉｃｓｓｏｆｔｗａｒｅｗａｓｕｓｅｄｔｏｅｓｔａｂｌｉｓｈｔｈｅｒｍａｌｍｅｃｈａｎｉｃａｌｃｏｕｐｌｉｎｇｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆｆｒｉｃｔｉｏｎｓｔｉｒｒｉｎｇｗｅｌｄｉｎｇＡ３５６．０－Ｔ６１ａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙ．

4、ＪＭａｔ－Ｐｒｏｗａｓａｐｐｌｉｅｄｆｏｒｄｅｆｉｎｉｎｇｔｈｅｒｍｏ－ｐｈｙｓｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＡ３５６ａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｍａｔｅｒｉａｌｗｉｔｈｔｅｍｐｅｒａ－ｔｕｒｅｃｈａｎｇｅｓ，ａｎｄｅｆｆｅｃｔｓｏｆａｘｉａｌｄｏｗｎ－ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｒｏｔａｔｉｏｎｓｐｅｅｄ，ｗｅｌｄｉｎｇｓｐｅｅｄａｎｄｏｔｈｅｒｆａｃｔｏｒｓｏｎｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄａｎｄｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｅｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆｆｒｉｃｔｉｏｎｓｔｉｒｒｉｎｇｗｅｌｄｉｎｇＡ３５６ａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｍａｉｎｌｙ．Ｔｈｅｒ

5、ｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｗｅｌｄｉｎｇｓｐｅｅｄｈａｓｄｏｍｏｎａｎｔｉｎｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｅｌｌｉｐｔｉｃｉｔｙｏｆｅｌ－ｌｉｐｔｉｃｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＦＳＷｉｓｏｔｈｅｒｍｓｈａｐｅ．ＴｈｅｌａｒｇｅｓｔｗｅｌｄｉｎｇｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｓｔｒｅｓｓｉｓｌｏｃａｔｅｄａｔｏｕｔｓｉｄｅｅｄｇｅｏｆＳＡＺ，ｎｅａｒｗｈｉｃｈｔｈｅｓｍａｌｌａｒｅａｓｏｆｌｏｗｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｈｏｗｓｄｉｓｃｒｅｔｅｓｔａｔｅ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｉｇ－ｎｉｆｉｃａｎｃｅｏｒｄｅｒｏｆｐｒｏｃｅｓｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎｆｒｉｃｔｉｏｎｓｔｉｒｒｉ

6、ｎｇｗｅｌｄｅｄＡ３５６ａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄａｓｆｏｌｌｏｗｓ：ｗｅｌｄｉｎｇｓｐｅｅｄ＞ｈｅａｄｒｏｔａｔｉｏｎｓｐｅｅｄ＞ａｘｉａｌｄｏｗｎｗａｒｄｐｒｅｓｓｕｒｅ，ａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｏｒｄｅｒｏｆｐｒｏｃｅｓｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎｆｒｉｃｔｉｏｎｓｔｉｒｒｉｎｇｗｅｌｄｅｄＡ３５６ａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄａｓｆｏｌｌｏｗｓ：ａｘｉａｌｄｏｗｎｗａｒｄｐｒｅｓｓｕｒｅ＞ｗｅｌｄｉｎｇｓｐｅｅｄ＞ｒｏｔ

7、ａｔｉｏｎｓｐｅｅｄ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：Ａ３５６ＡｌｕｍｉｎｕｍＡｌｌｏｙ，ＷｅｌｄｉｎｇＰｒｏｃｅｓｓ，ＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＡｎａｌｙｓｉｓ，ＦｒｉｃｔｉｏｎＳｔｉｒｒｉｎｇＷｅｌｄｉｎｇ搅拌摩擦焊技术（ＦｒｉｃｔｉｏｎＳｔｉｒＷｅｌｄｉｎｇ，简称应力是实现ＦＳＷ成功焊接的重要影响因素，也是关系［１］［３］ＦＳＷ）是２０世纪９０年代发明的一项固相连接技术。到能否稳定可靠连接的依据标准之一。焊接工艺参现已被广泛应用于汽车、机械、船舶制造、航空航天、轨数对焊接产热和焊接应力的