基于CEL模型的搅拌摩擦焊温度场及材料流动数值模拟

• 作者: 武晓燕 罗巍 曹志明 王怡嵩 江海涛
• 来源期刊: 航空科学技术
• 关键词: 搅拌摩擦焊 温度场 材料流动 钛钢复合板 数值模拟
• 年，卷（期）: 2021,（7）
• 所属期刊栏目: 航空科学基金|Aeronautical Science Foundation
• 页码范围: 59-66
• 页数: 8页
• 分类号: TG44
• 语种: 中文
• DOI: 10.19452/j.issn1007-5453.2021.07.009

摘要

基于欧拉-拉格朗日耦合(Euler-Lagrangian coupling,CEL)模型,采用ABAQUS有限元分析软件建立了钛钢复合板金属材料搅拌摩擦焊(friction stir welding,FSW)热力耦合数值模型.研究焊接工艺参数对温度场的影响,并采用示踪粒子法监测焊缝区材料的塑性流动行为,分析焊接材料流动与缺陷形成的关系.通过开展搅拌摩擦焊试验,对焊缝截面塑性应变及焊接缺陷的模拟结果进行验证.结果表明,随着旋转速度的提高,焊缝最高温度逐渐升高.最佳焊接工艺参数为旋转速度300r/min,焊接速度40mm/min.温度场研究结果表明,焊接过程中后退侧温度比前进侧温度高大约25℃;在等效塑性应变场中,由于前进侧塑性变形大,当焊接工艺不当时,后退侧金属无法补充到前进侧,容易在前进侧产生焊接缺陷;焊缝材料主要先从底部上升到表面随后通过轴肩的作用在后方堆积.