搅拌摩擦焊武汉三虹重工水冷板搅拌摩擦焊

搅拌摩擦焊的种类 目前有两种途径可以模拟搅拌摩擦焊接过程中的热的产生 ,即摩擦热[1 ,2 ]和材料机械能的粘性分布[3 ] 。 摩擦热理论认为搅拌头的肩部主导了摩擦表面热的产生 ;然而 ,摩擦热只有在搅拌摩擦焊过程中搅拌头的下降插入阶段扮演重要角色 。在搅拌摩擦焊下降阶段结束时 ,在旋转搅拌头的临近区域内形成了一层充分塑化金属层 ,从此时刻起 ,热的产生将决定于材料的粘性分布[4 ] 。 文中较详细介绍了基于粘性分布理论基础上的搅拌摩擦焊过程模拟得到的研究结果。 搅拌头台肩对焊缝的影响 搅拌摩擦焊过程中 ,在搅拌头肩台下面出现的逆时针方向流变 ,说明了搅拌头旋转时被焊材料从前进面向回转面的转移。 然而 ,在搅拌头肩台下面3 mm 处 ,被焊材料流变的方向不是逆时针方向 ,它由旋转运动转变为对塑化状态下的挤压状态 ,从而通过旋转的搅拌头。 区分逆时针塑性流变和挤压塑性流变的过渡区域大约 600μm 宽 ,位于搅拌头肩台下 1. 5 mm 处 ;其中位于焊接前进面的过度区域 (搅拌头的旋转向和板材的运动方向相反) 在文中称为“紊流区”[5 ] 。 搅拌摩擦焊的插入实验 “插入试验”的数字化模拟要求输入的参数为 :搅拌头的旋转速度、插入速率、输入功率和搅拌头附近形成的塑化区域的大小 ;典型的计算输出包括试验材料和搅拌头的温度分布曲线 ,搅拌头内的瞬时温度 ,旋转搅拌头的临近区域的适时温度 ,速度分布曲线和材料的粘性。与 Al6061 - T6 铝合金母材凝固温度相对应的旋转搅拌头外圆半径位置所得到的计算峰值温度为580 ℃。 图 2 示出了“插入试验”中 Al6061 铝合金得到的搅拌头的旋转速度和材料相对粘性值的关系 ,当旋转速度从 900 r/ min 增加到 1 500 r/ min 时 ,材料的相对粘性值在减小 ;这证明了材料粘性和剪切率的相关。 图 3 中的结果也与流体机理相符合 ,即当旋转的圆柱体在静止圆柱体中向对运动时会产生流变[4 ] 。