铝/钢异种金属搅拌摩擦焊接头数值模拟

• 作者: 张二龙 朱浩 王军 莫淑娴 马泽铭
• 来源期刊: 兵器材料科学与工程
• 学科: 工学
• 关键词: 铝/钢异种金属 搅拌摩擦焊 温度场 残余应力场 数值模拟
• 年，卷（期）: 2020,（3）
• 所属期刊栏目: 试验研究
• 页码范围: 13-18
• 页数: 6页
• 分类号: TG457.14
• 语种: 中文
• DOI: 10.14024/j.cnki.1004-244x.20200115.001

摘要

利用ANSYS有限元软件,建立铝/钢异种金属搅拌摩擦焊(FSW)双热源三维有限元模型,研究转速、焊速及偏移量对铝/钢异种金属FSW接头温度场及残余应力场的影响规律.结果 表明:铝/钢异种金属FSW接头温度场呈明显不对称分布,钢侧温度明显高于铝侧,峰值温度出现在焊核区(WNZ)偏钢侧约4mm处,约为512℃;垂直焊缝方向的纵向残余应力σx也呈明显不对称分布,σx峰值拉应力位于WNZ偏钢侧,达305 MPa,远离WNZσx迅速降低,并在轴肩边缘处拉应力转为压应力;随转速增大,峰值温度升高,σx峰值增大;随焊速增大,峰值温度和σx略升高;随偏移量增加,峰值温度略增大,σx略减小;与焊速和偏移量相比,转速对铝/钢异种金属FSW接头温度场及残余应力场影响较大.有限元计算的残余应力场与实测值基本吻合.