机械工程学报

作者：王帅, 敖三三, 何思贤, 李春节, 王玉欣, 曾志, 罗震

单位：1. 天津大学材料科学与工程学院 天津 300350;2. 电子科技大学机械与电气工程学院 成都 221116

关键词：NiTi,形状记忆合金,超声波焊接,有限元分析；

基金：国家重点研发计划（2018YFB1107900）、国家自然科学基金委员会与中国民用航空局联合（U1933129）、天津市自然科学基金（18JCQNJC04100）和天津市自然科学基金重点（19JCZDJC39000）资助项目。

NiTi形状记忆合金因具有优异的超弹性、形状记忆效应而被广泛应用。超声波焊接作为一种固相连接技术，在NiTi合金薄片材料的连接方面具有一定的优势，由于超声波焊接方法具有瞬时性且焊接过程十分复杂，所以难以通过试验观察的手段来研究其连接机理。针对NiTi形状记忆合金超声波焊接过程中温度难以监测的问题，采用ANSYS有限元分析软件建立NiTi合金的超声波焊接二维有限元分析模型，探究了超声波振幅对焊接温度场分布的影响规律，搭建热电偶测温平台采集焊接试验过程的温度数据对模型进行验证，结合数值模拟结果，分析了NiTi合金超声波焊接的连接机理。结果表明，焊接温度场与振幅呈正相关，在固定焊接条件下，振幅每增加5 μm，焊接最高温度约提高45℃。经试验测定，模拟结果与试验数据吻合较好，最高温度仅相差4℃，误差不超过最高温度的3%。将试验结果与模拟结果相结合，NiTi合金的超声波过程中铝没有熔化，接头为固相连接。

来源：2020年第24期

《机械工程学报》期刊编辑部

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