铝合金搅拌摩擦焊接过程的热/流模拟与实验研究

发布时间：2023-06-27 22:38

　　本文采用数值模拟与实验相结合的方法对6061-T6铝合金搅拌摩擦焊接过程进行了相关研究。研究内容包括搅拌摩擦焊接过程中的产热机制及温度分布特征材料流动机制、铝铜异种金属连接问题、技术改进以及对改进后的搅拌摩擦焊接过程进行数值建模等。首先对6061-T6铝合金的搅拌摩擦焊接过程建立了一个三维模型,将焊缝区与未焊工件进行分区,并提出了一个基于“滑移率”的焊接产热计算方法;采用热电偶测温法以及嵌入示踪材料法分别对实际焊接过程中的工件温度和材料流动进行检测和观察。结果表明在搅拌摩擦焊接过程中,轴肩的产热贡献最大;温度在焊缝中心线两侧呈现非对称分布,且等温线向前进侧“偏斜”;在该过程中有着明显流动行为的材料集中在一个“碗状”的区域,轴肩面附近的材料流动行为最为剧烈,并且流动速度沿轴肩边缘至轴肩中心方向呈降低趋势,而无螺纹搅拌针周围的材料流动程度要明显低于轴肩附近的速度,流动最弱的位置位于焊缝底部;搅拌头前方的塑性软化材料随着搅拌头的旋转,绕过搅拌头从后退侧运动到后方,并在相应位置沉积下来;通过讨论材料流动行为对缺陷易发区进行了分析预测。然后对铝铜异种金属搅拌摩擦搭接进行了实验研究,通过分析铝铜异...

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 选题背景和意义
    1.2 搅拌摩擦焊接技术简介及其发展
        1.2.1 搅拌摩擦焊接技术简介
        1.2.2 搅拌摩擦焊接技术的发展
    1.3 铝合金搅拌摩擦焊接相关研究综述
        1.3.1 铝合金搅拌摩擦焊接过程的数值模拟综述
        1.3.2 铝合金搅拌摩擦焊接过程的实验研究综述
        1.3.3 铝合金搅拌摩擦焊接的拓展研究综述
    1.4 本文研究思路与内容
第二章 实验材料、设备与模拟软件
    2.1 实验材料
    2.2 实验设计
    2.3 数值模拟软件
    2.4 实验测试分析设备
第三章 6061-T6 铝合金搅拌摩擦焊接过程中的产热、温度分布及材料流动机制
    3.1 引言
    3.2 数值模拟
        3.2.1 模型的建立和描述
        3.2.2 主控方程及边界条件
    3.3 实验过程
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 产热与温度分布机制
        3.4.2 材料流动机制
    3.5 本章小结
第四章 6061-T6 铝合金/紫铜搅拌摩擦搭接的实验研究
    4.1 引言
    4.2 实验过程
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 焊接热循环特性分析
        4.3.2 焊缝宏观形貌分析
        4.3.3 焊缝界面处相成份分析
        4.3.4 焊缝微观形貌分析
    4.4 本章小结
第五章 6061-T6 铝合金水下搅拌摩擦焊接过程的数值模拟与实验研究
    5.1 引言
    5.2 数值模拟
        5.2.1 数值模型的建立
        5.2.2 主控方程及边界条件
    5.3 实验方法
    5.4 结果与讨论
        5.4.1 焊接过程中温度分布和水的汽化行为
        5.4.2 焊缝性能分析
    5.5 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 主要结论
    6.2 研究展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
附录UDF编码
    附录一
    附录二



本文编号：3835469