超声辅助搅拌摩擦焊温度场及残余应力场分析
Analysis on temperature field and residual stress field of ultrasonic assisted friction stir welding
-
摘要: 超声辅助搅拌摩擦焊是一项在搅拌摩擦焊的搅拌头上添加轴向高频振动的新技术. 以6 mm厚7075铝合金材料为研究对象，建立了超声辅助搅拌摩擦焊与普通搅拌摩擦焊接的热源模型，通过ANSYS软件研究了轴向振动对焊接过程温度场以及焊后残余应力的影响规律. 结果表明，轴向振动的添加能够增大热输入量，提高焊接峰值温度且降低焊缝残余应力；在相同转速及焊接速度下，当振动频率一定时，焊接峰值温度和焊后残余应力随着振动幅值的增加而增大；当振动幅值一定时，随着振动频率的增大，焊接峰值温度及焊后残余应力也相应增加.Abstract: Ultrasonic assisted friction stir welding (UAFSW) is a new technology of adding axial high frequency vibration on the mixing head of friction stir welding (FSW). The 7075 aluminum alloy with 6 mm thickness was used as the research object, and the heat source model of UAFSW and FSW was established, the influence of axial vibration on the temperature field and residual stress was investigated by ANSYS software. The results show that the addition of axial vibration can increase the heat input, increase the peak welding temperature and reduce the residual stress of the weld. When the vibration frequency is constant, the peak welding temperature and residual stress increase with the increase of vibration amplitude at the same rotating speed and welding speed.When the vibration amplitude is constant, with the increase of vibration frequency, the welding peak temperature and residual stress also increase correspondingly.
-
-
[1] ?Thomas W M. Friction stir butt welding: United States, PCT/GB92/0220[P]. 1991-02-20. [2] Chen G, Feng Z, Zhu Y, et al. An alternative frictional boundary condition for computational fluid dynamics simulation of friction stir welding[J]. Journal of Materials Engineering & Performance, 2016, 25(9): 4016 ? 4023. [3] 李 迎, 叶春利, 魏 翀, 等. 铝合金搅拌摩擦焊材料流场非对称性的数值模拟研究[J]. 焊接技术, 2018, 47(6): 15 ? 20
Li Ying, Ye Chunli, Wei Chong, et al. Numerical simulation of flow field asymmetry of friction stir welding of aluminum alloy[J]. Welding Technology, 2018, 47(6): 15 ? 20[4] 高恩志,尹治利,刘冰洋. 基于计算流体力学的搅拌摩擦焊数值模拟[J]. 沈阳航空航天大学学报, 2016, 33(6): 49 ? 53
Gao Enzhi, Yin Zhili, Liu Bingyang. Numerical simulation of friction stir welding based on computational fluid dynamics[J]. Journal of Shenyang Aerospace University, 2016, 33(6): 49 ? 53[5] 相 倩, 吕念春, 薛 鹏, 等. 铝–钢异种金属搅拌摩擦焊研究现状及展望[J]. 机械工程学报, 2017, 53(20): 28 ? 37
Xiang Qian, Lü Nianchun, Xue Peng, et al. Research status and prospects of aluminum-steel dissimilar metal friction stir welding[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2017, 53(20): 28 ? 37[6] 贺地求, 梁建章. 超声搅拌焊接方法及其装置: 中国, 1836820[P]. 2006-09-27. [7] Alinaghian I, Honarpisheh M, Amini S. The influence of bending mode ultrasonic-assisted friction stir welding of Al-6061-T6 alloy on residual stress, welding force and macrostructure[J]. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2017, 95(1): 1 ? 10. [8] Gao S, Wu C S, Padhy G K. Material flow, microstructure and mechanical properties of friction stir welded AA 2024-T3 enhanced by ultrasonic vibrations[J]. Journal of Manufacturing Processes, 2017, 30: 385 ? 395. [9] Schmidt H B, Hattel J H. Thermal modeling of friction stir welding[J]. Scripta Materialia, 2008, 58(5): 332 ? 37. [10] Neto D M, Neto P. Numerical modeling of friction stir welding process: a literature review[J]. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2013, 65(1): 115 ? 26. [11] Fratini L, Buffa G, Shivpuri R. Mechanical and metallurgical effects of in process cooling during friction stir welding of AA7075-T6 butt joints[J]. Acta Materialia, 2010, 58(6): 2056 ? 2067. [12] 沈 洋. 搅拌摩擦焊温度场与残余应力场数值模拟[D]. 西安: 西安建筑科技大学, 2007. -
期刊类型引用(27)
1. 尹东坤，徐锴，滕彬，武鹏博，黄瑞生，温子缘. 万瓦级激光高效焊接研究现状. 电焊机. 2024(05): 1-16 . 
百度学术
2. 郭雪洋，董彬，秦国梁，郭怀力. 窄间隙激光焊接研究现状与存在的问题. 电焊机. 2024(07): 1-11 . 百度学术
3. 李艳，耿韶宁，蒋平，李元泰，顾思远，王建庄. 超高功率激光-电弧复合焊接飞溅演化行为及抑制方法. 机械工程学报. 2024(16): 98-107 . 百度学术
4. 牟梓豪，滕彬，徐锴. Q1400超高强钢激光-MAG复合焊与MAG组织及性能对比. 机械制造文摘(焊接分册). 2023(03): 25-30 . 百度学术
5. 杨环宇，徐信坤，巴现礼，陶星空，刘黎明. 低功率激光-双电弧焊接钛合金中厚板工艺及机理. 机械制造文摘(焊接分册). 2023(03): 1-8 . 百度学术
6. 刘俊，贾玉发，万华，魏康明. 中厚板T形接头激光-MAG复合焊接工艺研究. 金属加工(热加工). 2023(12): 47-49+54 . 百度学术
7. 严春妍，朱子江，张浩，张可召，顾正家，包晔峰. 能量配比对激光-MIG复合焊接头残余应力的影响. 电焊机. 2022(02): 1-7 . 百度学术
8. 蒋宝，黄瑞生，雷振，曹浩，孙谦. 中厚钢板万瓦级光纤激光焊接技术研究现状. 机械制造文摘(焊接分册). 2022(02): 11-18 . 百度学术
9. 聂鑫，李小宇，黄瑞生，周军，梁晓梅. 铝合金万瓦级激光-MIG电弧复合焊缝成形. 机械制造文摘(焊接分册). 2022(02): 36-40 . 百度学术
10. 张书生，钟立明. 10 mm厚Q355B激光-电弧复合焊接接头组织及性能. 机械制造文摘(焊接分册). 2022(02): 7-10 . 百度学术
11. 曹瑜琦，倪川皓，易伟，李建宇. Q890D钢激光-电弧复合焊冷裂纹敏感性. 机械制造文摘(焊接分册). 2022(02): 1-6 . 百度学术
12. 李泽宇，徐连勇，郝康达，赵雷，荆洪阳. MAG和激光扫描-电弧复合焊X80钢接头组织和性能. 焊接学报. 2022(05): 36-42+115-116 . 本站查看
13. 时尚，刘丰刚，黄春平，舒宗富. 激光复合热源焊接技术的研究进展. 材料导报. 2022(11): 170-177 . 百度学术
14. 王耀，张洁琦，顾小燕. 基于LLE激光双电弧复合焊接过程稳定性研究. 激光技术. 2022(04): 538-544 . 百度学术
15. 蒋宝，徐富家，杨义成，聂鑫，宋扬，刘孔丰. 万瓦级激光-电弧复合穿透焊接成形缺陷研究. 电焊机. 2022(10): 15-22 . 百度学术
16. 赵俊鹏，刘长军，刘子奇，李昊依. 激光-CMT复合焊接内涵、研究现状与展望. 应用激光. 2022(09): 1-11 . 百度学术
17. 杨环宇，徐信坤，巴现礼，陶星空，刘黎明. 低功率激光-双电弧焊接钛合金中厚板工艺及机理. 焊接学报. 2022(12): 12-19+113-114 . 本站查看
18. 徐锴，武鹏博，梁晓梅，陈健，黄瑞生. 铝合金激光-多股绞合焊丝MIG复合焊特性分析. 焊接学报. 2021(01): 16-23+98 . 本站查看
19. 相茜，敖三三，罗震，刘云鸾. 焊接与智能制造(上)——第25届北京·埃森焊接与切割展览会焊接国际论坛综述. 焊接技术. 2021(07): 1-6 . 百度学术
20. 蒋宝，黄瑞生，李琳琳，滕彬，邹吉鹏，李振华，武鹏博. 万瓦级光纤激光焊接工艺研究. 电焊机. 2021(10): 8-14+151 . 百度学术
21. 杨义成，冷冰，黄瑞生，聂鑫，马一鸣，武鹏博. 基于高通量测试方法的高功率激光焊接工艺特性分析. 焊接学报. 2021(11): 77-82+101-102 . 本站查看
22. 李宪政，毕学松，李宝良，李志波，李京洋. 起重机吊臂高效激光-MAG复合横焊技术. 焊接. 2020(02): 56-60+68 . 百度学术
23. 蒋宝，黄瑞生，雷振，曹浩，孙谦. 中厚钢板万瓦级光纤激光焊接技术研究现状. 焊接. 2020(02): 42-48+67-68 . 百度学术
24. 聂鑫，李小宇，黄瑞生，周军，梁晓梅. 铝合金万瓦级激光-MIG电弧复合焊缝成形. 焊接. 2020(02): 24-27+37+66 . 百度学术
25. 周洋，孔谅，王敏，李芳，华学明. 纯钛TA2薄板电弧辅助激光焊高速焊接过程的电弧和熔池特征行为研究. 电焊机. 2020(07): 24-29+58+148 . 百度学术
26. 蒋宝，雷振，黄瑞生，杨义成，梁晓梅. 万瓦级光纤激光-MAG复合焊接焊缝成形. 焊接. 2020(06): 5-11+32+61 . 百度学术
27. 徐锴，武鹏博，黄瑞生，梁晓梅，梁裕. 多股绞合焊丝研究与应用进展. 焊接. 2020(07): 6-18+61 . 百度学术
其他类型引用(7)
计量
- 文章访问数: 606
- HTML全文浏览量: 12
- PDF下载量: 4
- 被引次数: 34
下载:
