Cu-Al异种金属超声焊接过程模拟

发布时间：2018-11-08 15:28

【摘要】：利用有限元方法建立了Cu-Al超声焊三维热—力耦合模型.热源包括摩擦热和塑性变形热,其热流密度与焊接不同阶段材料的振幅相关.焊接过程超声变软影响温度场分布、应力、应变场和齿的嵌入,模拟合理考虑了铜、铝超声变软的数学模型.模拟结果表明,铜和铝的块体温度均低于熔点,最高温度出现在焊头与铜板的接触面中心;Cu-Al连接界面最高温度出现在焊接区域中心处.同时也模拟了齿的嵌入,焊接过程中焊头齿完全嵌入铜表面,但底座齿并未完全嵌入铝中.与热电偶测温和焊接截面形貌对比验证表明,模拟结果与实际基本吻合,较好地模拟了超声变软、热和力三者之间的作用.
[Abstract]:A three-dimensional thermal-mechanical coupling model of Cu-Al ultrasonic welding is established by using finite element method. The heat source includes friction heat and plastic deformation heat, whose heat flux is related to the amplitude of the materials in different stages of welding. Ultrasonic softening during welding process affects temperature field distribution, stress, strain field and tooth embedding. The mathematical model of ultrasonic softening of copper and aluminum is considered reasonably in the simulation. The simulation results show that the bulk temperature of copper and aluminum is lower than the melting point, and the highest temperature appears at the center of the interface between the welding head and the copper plate, and the maximum temperature of the Cu-Al interface appears at the center of the welding area. At the same time, the embedding of the teeth is simulated. During the welding process, the welding head teeth are completely embedded in the copper surface, but the base teeth are not completely embedded in the aluminum. The comparison with thermocouple temperature measurement and welding cross-section morphology shows that the simulation results are in good agreement with the actual situation, and the effects of ultrasonic softening, heat and force are well simulated.
【作者单位】： 华南理工大学机械与汽车工程学院;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(51175184)
【分类号】：TG453.9

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本文编号：2318891