基于標(biāo)記插入技術(shù)的攪拌摩擦焊流場的三維不對稱性研究.pdf

1、本文以AZ31鎂合金為研究對象，基于“標(biāo)記插入技術(shù)”進(jìn)行了攪拌摩擦焊三維流場的試驗(yàn)研究，系統(tǒng)地研究了攪拌摩擦焊塑性材料的流動(dòng)特征，并結(jié)合 Flue nt模擬軟件進(jìn)行了有限元分析驗(yàn)證。
　　首先，攪拌摩擦焊的流場呈現(xiàn)三維不對稱性：
　　(1)從水平方向上看塑性材料的流動(dòng)，不同階段，不同深度，不同位置塑性材料的流動(dòng)狀況都有所不同。1)垂直于焊接方向，前進(jìn)側(cè)與后退側(cè)的材料的流動(dòng)不一致：前進(jìn)側(cè)材料流動(dòng)復(fù)雜，既發(fā)生材料的拖拽前移，又發(fā)

2、生材料的擠壓向后流動(dòng)，而后退側(cè)的材料則發(fā)生單一方向的向后流動(dòng)。2)隨著深度的增加，水平方向上發(fā)生塑性材料流動(dòng)的范圍減小。前進(jìn)側(cè)向前流動(dòng)的塑性材料減少而向后流動(dòng)的塑化金屬增多。3)平行于焊縫方向，從起始端到中間段到結(jié)束端，發(fā)生流動(dòng)的塑性材料的范圍越來越大。
　　(2)從厚度方向上看塑性材料的流動(dòng)，各區(qū)域的狀況也不同。1)在焊縫上部塑化金屬受軸肩的影響向焊縫中心遷移，同時(shí)部分金屬發(fā)生向下流動(dòng)。2)在焊縫中部材料主要發(fā)生向下流動(dòng)，同時(shí)材

3、料受攪拌針周期性擠壓作用的影響最終形成洋蔥狀花紋組織。3)在焊縫底部，向下遷移的塑性材料受到底部未塑化金屬及墊板的阻礙作用，被擠壓著向上部溫度較高的塑化區(qū)流動(dòng)。
　　其次，對焊接接頭的微觀組織進(jìn)行觀察分析發(fā)現(xiàn)，因受塑性材料的流動(dòng)特征的影響焊接接頭組織也具有三維不對稱性。1)垂直于焊接方向，可將焊接接頭按組織特征橫向分為：焊核區(qū)、熱機(jī)影響區(qū)、熱影響區(qū)及母材。2)沿焊接方向，焊核區(qū)晶粒尺寸逐漸增大，熱機(jī)影響區(qū)晶粒彎曲拉長變形增加，熱影