鄢东洋
,
史清宇
,
吴爱萍
,
Juergen Silvanus
,
刘园
,
张增磊
金属学报
doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2009.02.010
大尺寸6056铝合金薄板经过搅拌摩擦焊接实验后出现了严重的面外变形,虽然变形程度小于熔化焊结果,但已经影响到被焊薄板的装配和使用.为详细研究和预测铝合金薄板在搅拌摩擦焊后的残余变形,以焊接实验条件为基础,建立了搅拌摩擦焊接三维有限元热力耦合分析模型.模型中涉及了利用搅拌头工作转矩计算热输入量、工件和卡具之间的接触热传导、随温度变化的材料模型,以及综合考虑搅拌头机械作用等工作.利用该模型可以得到不对称的纵向残余应力结果,残余变形的趋势在整块板上都与实验结果相同,而且变形量和实验测量值之间的误差在20%以内.
关键词:
搅拌摩擦焊
,
铝合金
,
数值模拟
,
残余变形
鄢东洋
,
史清宇
,
吴爱萍
,
Juergen Silvanus
金属学报
doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2009.08.016
利用数值模拟技术分析搅拌头机械载荷在焊接过程中的作用,通过对比只考虑热载荷,考虑热载荷和搅拌头的下压力,综合考虑热载荷、搅拌头下压力和工作扭矩三种条件下的应力,应变和变形,结果发现,搅拌头下压力使焊后残余应力值大幅下降;搅拌头的工作扭矩是焊后残余应力、应变不对称分布的重要影响因素;并且搅拌头机械载荷使得薄板焊后残余变形的模式发生了完全相反的变化,由不考虑搅拌头载荷时的马鞍状变成了反马鞍状.
关键词:
搅拌摩擦焊
,
数值模拟
,
残余应力
,
残余应变
,
残余变形
康旭
,
史清宇
,
孙凯
,
王鑫
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2010.00276
通过拉伸以及三点弯曲实验,研究了底部包Al层聚集现象对搅拌摩擦焊接头力学性能的影响.利用OM,SEM和EDS分析了底部包Al层聚集现象降低接头力学性能的原因.实验结果表明:焊接前未去除包Al层的试样,其抗拉和抗弯强度要比焊前或者焊后去除包Al层的试样低.焊接过程中,焊缝底部平铺的包Al层在搅拌头的作用下,被流动的金属材料挤到了洋葱环的两侧,并在底部产生聚集.由于包Al层的力学性能较差,聚集的位置成为了接头中力学性能薄弱的区域.在受到拉应力作用时,聚集的包Al层首先发生断裂,形成接头中的微裂纹.在拉应力的持续作用下进而扩展成宏观裂纹,诱导接头过早断裂.
关键词:
搅拌摩擦焊
,
包Al层
,
力学性能
,
微观组织
张增磊
,
史清宇
,
鄢东洋
,
蔡志鹏
,
李德成
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2009.00198
夹具及垫板的拘束作用对被焊平板试样残余应力与变形的演变历程具有重要影响.将夹具和垫板作为弹塑性体包含到焊接数值模拟模型中,采用4种模型模拟夹具及垫板与被焊平板试样之间的相互作用,能够提高焊接数值模拟研究方法的科学性和准确性.数值模拟结果表明,夹具拘束作用的不同处理方式对平板试样焊后残余应力分布与变形趋势有重要影响.不同拘束条件下的平板试样残余变形模拟结果,与平板试样在自由状态下和夹具夹持状态下焊接实验获得的变形趋势均一致.在焊接过程初期阶段,平板试样上下表面的横向应力分布差异,对决定平板试样的残余变形趋势有重要影响.
关键词:
焊接
,
数值模拟
,
夹具拘束
,
接触算法
,
横向应力
孙延军
,
李德成
,
张增磊
,
鄢东洋
,
史清宇
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2011.00320
应用以温度为控制变量且体现焊接温度场瞬时移动特性的高效计算方法——移动温度函数法(moving temperature function method,MTFM),综合采用材料性能依赖于温度及温度历史的材料新模型,建立了4种几何尺寸铝合金筒体结构的焊接过程三维有限元模型,预测了焊后母线下凹变形.同时,应用传统顺序耦合计算方法建立了有限元模型以对比计算效率与精度,并进行了实验验证.与传统顺序耦合计算方法相比,MTFM耗时均缩短60％以上,大幅提高了计算效率；所预测的铝合金筒体结构焊后下凹变形量与传统顺序耦合计算方法模拟结果以及实际测量结果均吻合较好,计算误差小于10％.本文所应用的高效焊接数值模拟计算方法适用于不同几何尺寸铝合金筒体结构,一定程度上说明了MTFM对不同结构和尺寸的焊接结构焊后变形预测的适用性.
关键词:
焊接
,
数值模拟
,
高效计算
,
大型结构
戴启雷
,
梁志芳
,
吴建军
,
孟立春
,
史清宇
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2013.00419
对Al-Mg-Si合金搅拌摩擦焊焊核区组织进行了差热扫描量热分析(DSC),同时运用EBSD和TEM观察了焊核区的微观组织,并对存储能进行了定量分析.研究表明,焊核区为不稳定组织,焊核区组织中小角度晶界占42％,大角度晶界占58％,同时晶粒内部分布有较高密度的位错结构.焊核区含有较高的存储能(8.565 J/g),通过EBSD对焊核区较高存储能进行了定量分析,结果表明,位错存储在晶界和亚晶界的能量为0.0247 J/g,存储在晶粒内部的能量为0.0712 J/g.通过DSC定量分析的能量释放来自于焊核区晶粒内部位错的消失和析出相的析出,其中由析出相析出所造成的能量释放占主导作用,位错存储在晶界和亚晶界的存储能通过DSC加热并未释放.
关键词:
搅拌摩擦焊(FSW)
,
电子背散射技术(EBSD)
,
储存能
,
Al-Mg-Si合金
,
差热扫描量热法(DSC)
