鋁合金攪拌摩擦焊塑性流動的研究

　　攪拌摩擦焊是一種基于摩擦焊的固相連接技術(shù)，由于其焊接特點的獨特性及優(yōu)越性，這種新型連接技術(shù)自問世以來，就受到焊接界的廣泛關(guān)注。

　　攪拌摩擦焊接中材料的流動是一個非常復雜的問題，受多種因素影響，如攪拌頭形狀、焊接參數(shù)、材料類型、工件溫度等，因此，攪拌摩擦焊接過程材料流動行為及模擬研究還尚處于探索階段。雖然材料的流動行為在國外已成為熱點問題，但在國內(nèi)研究的還比較少，所取得的結(jié)果也僅限于對試驗現(xiàn)象的觀察和分析，缺乏數(shù)值模擬及深層次的理論研究，所提出的模擬也過于簡單。

　　目前攪拌摩擦焊接研究主要集中在焊縫微觀組織及力學性能上，對于攪拌摩擦焊接過程，尤其是焊縫金屬的塑性流動機理研究尚處于探索階段。

　　攪拌摩擦焊接過程中塑性金屬經(jīng)歷大的塑性變形，焊接過程金屬流動復雜，且無法直接觀察。實驗方法雖然可以宏觀分析塑性金屬的流動但對于攪拌摩擦焊焊縫金屬流動機理研究尚處于探索階段。

　　由于攪拌摩擦焊接過程自身的特點，至今仍沒有辦法直接觀察到材料的流變過程，目前主要借助示蹤材料加以研究。研究表明，墊板、軸肩以及焊縫區(qū)域外的金屬共同構(gòu)成“擠壓�！�，材料在這個“�！眱�(nèi)運動，經(jīng)過數(shù)字化處理后，將這些標記位置組成三維圖來表示材料的流變行為，可以看出攪拌針兩側(cè)材料都從前向后發(fā)生了擠壓。部分材料繞攪拌針運動并最終在其后部沉淀。對于攪拌摩擦焊接過程中材料塑性流變的計算機模擬目前研究的還比較少。

　　隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，運用解析和數(shù)學建模的方法來分析研究焊接過程中材料的流動已成為一種重要的研究手段。在攪拌摩擦焊接過程中在不同的焊速、轉(zhuǎn)速下焊縫所得到的焊接熱輸入不同，焊縫金屬的塑性程度不同因而得到不同狀態(tài)的金屬流動性。通過建立鋁合金攪拌摩擦焊塑性金屬三維模型，可以從理論上分析攪拌摩擦焊焊縫成形的實質(zhì)，分析孔洞和焊縫成形不良等焊接缺陷的產(chǎn)生。有利于更好的理解焊接過程中金屬流動與焊接工藝參數(shù)、焊縫質(zhì)量的影響情況，對于確定焊接參數(shù)、優(yōu)化焊接工藝、控制焊接接頭組織和性能有重要的實用價值。