机械工程学报

作者：杨智勇, 李武鹏, 李志强, 刘小龙, 李卫京

单位：北京交通大学机械与电子控制工程学院 北京 100044

关键词：搅拌摩擦焊,多平面搅拌头,材料塑性流动,焊接热输入；

基金：中央高校基本科研业务费专项(重点项目)资助项目(2020JBZ113)。

与传统熔化焊相比，搅拌摩擦焊(Friction stir welding,FSW)因温度梯度较小，可以减少焊接裂纹和残余变形，是一种极具前途的铝合金固相焊接方法。相同焊接工艺参数下，搅拌头是影响焊接热输入和材料流动的主要因素之一，决定焊缝的组织与性能。基于固体力学有限元法和A7N01铝合金材料本构方程，建立基于Deform软件搅拌摩擦焊刚黏塑性仿真模型，并通过焊接试验的测温曲线和试验缺陷完成了模型验证，对比分析了圆台、三平面、四平面搅拌头平面对搅拌摩擦焊稳态焊接阶段的温度场、峰值温度曲线和材料流动行为的影响。结果表明，多平面搅拌头的焊接热输入高于圆台搅拌头，在材料塑性流动范围、流动均匀性和有效焊缝等指标方面优于圆台搅拌头。搅拌头的平面特征在材料流动过程中能够起到明显的挤压作用，从而细化焊缝区的晶粒，提高焊接接头的力学性能。基于仿真和试验结果分析，揭示了焊接犁沟缺陷的成因，并提出了预防措施。

来源：2022年第6期

《机械工程学报》期刊编辑部

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