铝/钢异种金属搅拌摩擦搭接传热与材料流动行为

摘要：

基于耦合欧拉-拉格朗日有限元法数值模拟了铝合金5052与高强钢DP590搅拌摩擦搭接过程中的温度场演变和材料流动行为.结果表明,有限元预测温度场和焊缝变形轮廓与实验测量结果吻合良好.当移动速度保持300 mm/min恒定不变时,随着转速由500 r/min增至1000 r/min,搅拌区峰值温度位置由前进侧的轴肩后方的铝合金表面转移至搅拌针底部与钢搅拌区的界面,峰值温度由545℃增加至635℃;在焊接过程中,前进侧温度始终高于后退侧温度,与转速无关.采用示踪粒子法研究材料迁移轨迹,发现前进侧铝合金从更靠近搅拌针的内侧剪切层绕过搅拌针填埋在搅拌针前进侧后方,而后退侧铝合金主要迁移至搅拌针后退侧后方,迁移轨迹比较发散;搅拌针作用在铝/钢搭接面,驱使前进侧钢材料迁移至搅拌针后退侧后方,并在垂直方向上挤入上侧铝合金焊缝区.随着搅拌针转动,由前进侧迁移至后退侧的钢材料最终促使后退侧形成尺寸较大的钩状结构.相比于铝合金侧,转速的增加更为显著地加强了钢表面的材料流动.

关键词：搅拌摩擦焊、异种连接、有限元计算、温度场、材料流动

所属期刊栏目：53

分类号：TG402(焊接、金属切割及金属粘接)

资助基金：山东省自然科学基金;日本天田财团基金

在线出版日期：2023-04-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共14页

页码：1-14