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搅拌摩擦焊接的传热和力学计算模型

汪建华  姚舜  魏良武  戚新海  
【摘要】:搅拌摩擦焊接(Friction Stir Welding)是最近发展起来的一种新的固态连接技术。它主要用于铝合金,可以得到小变形、低成本和高质量的焊接接头。本文提出一个基于三维热弹塑性有限元分析的传热和力学计算模型。利用该模型可以了解搅拌摩擦焊接过程中的温度分布和循环,并预测焊后的残余应力和变形。对6061-T6铝合金搅拌摩擦焊接进行了实例分析。传热分析表明,铝合金搅拌摩擦焊接时的最高温度不超过材料熔点的80%,因而属固态连接,同时为预测焊接接头的组织性能提供依据。力学计算结果表明,搅拌摩擦焊接的残余应力与变形要比传统的熔化焊接方法小得多。工件中最大的残余应力大约只有母材屈服极限的25%-30%。计算结果与试验数据相近,可作为进一步研究搅拌摩擦焊接过程和优化焊接参数的有效工具。

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