5A02铝合金搅拌摩擦焊接工艺及其温度场的研究.pdf

西安建筑科技大学硕士学位论文 5A02铝合金搅拌摩擦焊接工艺及温度场研究专业:材料加工工程硕士生:苏晓莉指导教师:王快社副教授摘要搅拌摩擦焊接过程温度场是影响焊接接头力学性能和微观结构的重要因素,是进行焊缝金属流动、焊接应力与变形分析的基础,本文通过实验测温与数值模拟方法研究了 5A02铝合金搅拌摩擦焊接的温度场。进行了5A02铝合金搅拌摩擦焊接工艺研究,获得 6mm厚5A02铝合金室温下焊接最佳参数及搅拌工具、焊接参数对焊接接头质量的影响规律。通过对焊件上不同特征点的多次测温,得到铝合金搅拌摩擦焊接温度场分布规律。即:在搅拌摩擦焊过程中,焊件旋出侧温度略低于材料旋入侧温度,从上表面到下表面温度由高到低;焊件接头末端的温度峰值高于其它区域的温度峰值;焊缝中心处温度最高。在合理的焊接参数范围内,当焊接速度一定时,随搅拌头旋转速度的增加,焊件温度峰值升高;旋转速度一定时,随焊接速度的增加,焊件温度峰值降低。通过建立搅拌摩擦焊三维传热有限元模型,考虑了移动热源的热输入因素,利用 ANSYS有限元软件,对6mm厚5A02铝合金搅拌摩擦焊接过程温度场进行了分析和计算。结合实验得到的数据,验证了所建立模型的正确性及实验测温所得温度场分布规律。通过模拟结果还得到了搅拌摩擦焊接过程中任意时刻、任意位置的温度场,可以了解搅拌摩擦焊接动态全过程。并根据模拟结果,提出了两个搅拌摩擦焊接过程的优化措施, 即搅拌头最佳停留时间和垫板材料的选取。关键词:搅拌摩擦焊;铝合金;温度检测;有限元;温度场模拟西安建筑科技大学硕士学位论文 Joint Properties and Temperature Field Studies on Friction StirWelding of5A02 Aluminum Specialty: MaterialProcessing Engineering Nallle; SuXiaoli Instructor: Wang Kualshe ABSTRACT The temperature fieldduring theFSW welding process isimportant factor on the mechanical properties and inwelded joint,and isprincipal forunderstanding sears metalflow,welding stressand deformation paper studies thetemperature fieldofaluminum alloys FSW by numerical simulation andexperimental measuring and welded alotof5A02 aluminum plates 6mm resultobtained theoptimal welding parameter forFSW of5A02 some influence rulesincluding the stir tools,the tool’Srotationalspeed,welding velocity alsowere summarized inthisstudy. According the resultoftemperature measuring:the temperatures ofadvancing sideare higher thanthoseofretreating sideand thelip surface oftemperature arehigher thanthose of lower layer during thewelding process;the temperatures oflattermaterialarehigher than those ofothersparts;thehighest temperature islocated inthe measured maximum temperatures tend todecrease withthewelding speed increases while increasing therotationalspeed tend toincrease themaximum temperatures. With the ANSYS finiteelement software,a three-dimensional heattransfer model that analy