2024铝合金搅拌摩擦焊塑性金属流动规律及温度场研究

admin · 发表于 2024-1-14 21:52:01

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雅宝题库解析：
2024铝合金由于具有较高的强度、良好的耐蚀性、较轻的比重、良好的高温和超低温性能，一般被广泛的应用于汽车的结构件、近海工业、轨道交通车辆以及飞机的机身。但是传统的熔焊焊接方法不能使2024铝合金良好成型，常出现多种焊接缺陷甚至不能成型，所以搅拌摩擦焊接被广泛的应用于该型号铝合金的焊接中。由于搅拌摩擦焊接成型过程为摩擦产热形成塑性金属，之后超塑性金属在搅拌头的作用下流动成型，所以研究搅拌摩擦焊接过程中焊缝区域的温度场状况以及焊缝金属的流动规律对于保证焊接过程能够良好成型就有非常重要的作用。本文在焊接铝板对接面不同深度打孔填入钨粉示踪元素，通过扫描电镜自带的能谱仪以及X射线成像技术观察焊后钨粉在在不同平面塑性金属区域的分布状态，得到塑性金属在水平面以及横截面的流动规律。从实验得知：焊缝区域的塑性金属流动关于焊缝中心不对称，前进边与后退边流动模式不同。上表面金属受到搅拌轴肩的摩擦搅动作用所以上部的塑性金属的流动区域比较宽，下部仅受到搅拌针的作用所以流动范围狭窄；焊接进行过程中钨粉极少从焊缝的前进侧流动到后退侧，在焊接进行过程中后退侧塑性金属在搅拌针的挤压作用下一部分直接进入搅拌针的后方填充空隙，另一部分随着搅拌针的螺旋转动作用从焊缝的前后退侧进入到焊缝的前进侧。应用DEFORM-3D软件模拟了焊缝区域的温度场状况，得知温度场在焊缝深度的分布呈碗底状，焊缝区域的最高温度出现在搅拌针根部外缘到搅拌轴肩边缘以下大概五分之一的板材厚度的部分，在轴肩下部区域的板材金属温度场呈层状分布其中越靠近上表面温度越高，越靠近下表面该温度层的厚度越厚，焊件横截面上温度场的分布关于焊缝正中心不对称，后退侧温度要高于前进测温度，并且同一温度梯度的温度区域后退侧要大于前进侧。

2024铝合金搅拌摩擦焊塑性金属流动规律及温度场研究

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