45鋼線性摩擦焊接過程的數(shù)值模擬研究.pdf

1、線性摩擦焊接(Liner Friction Welding：LFW)作為一種精密的焊接技術(shù)，除了具有摩擦焊技術(shù)的低成本、高可靠性、焊縫組織缺陷少等優(yōu)點(diǎn)，還能克服慣性摩擦焊對(duì)焊件形狀的限制。目前該技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用于制造和維修航空發(fā)動(dòng)機(jī)整體葉盤。由于線性摩擦焊接是一個(gè)高度非線性的塑性成形過程，僅通過工藝實(shí)驗(yàn)的方法很難確定焊接工藝參數(shù)對(duì)焊接過程的影響規(guī)律。為此，本文采用有限元數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)該問題進(jìn)行系統(tǒng)深入的研究，對(duì)于指導(dǎo)線性摩擦焊的實(shí)踐應(yīng)用

2、有著重要的意義。
　　本文利用ABAQUS有限元分析軟件，建立了線性摩擦焊接過程的彈塑性熱力耦合模型。建模過程中，解決了焊件的幾何模型、材料模型、摩擦接觸模型等關(guān)鍵的技術(shù)問題，并通過理論驗(yàn)證和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，證明了該有限元模型是可靠的。
　　基于本文所建立的有限元模型，對(duì)45鋼線性摩擦焊接過程的熱力學(xué)行為進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)：焊接界面中心溫度在1s內(nèi)上升到800℃，之后界面溫度緩慢上升至950℃左右，隨著摩擦振動(dòng)的進(jìn)行，焊接界面溫度場(chǎng)均

3、勻化，軸向縮短量不斷增加，大量材料被擠出形成了飛邊。最后還將模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，從工藝試驗(yàn)的角度驗(yàn)證了模型的可靠性。
　　在熱力學(xué)行為研究的基礎(chǔ)上，對(duì)焊接工藝參數(shù)中的振動(dòng)頻率、摩擦壓力和振幅進(jìn)行單因素分析，研究焊接工藝參數(shù)對(duì)焊接結(jié)果的影響規(guī)律。從模擬結(jié)果中發(fā)現(xiàn)：增加振動(dòng)頻率、摩擦壓力和振幅可以提高焊接界面的摩擦熱輸入量。摩擦熱輸入量的提高使得焊接界面溫度上升速度加快，材料軟化所需時(shí)間被縮短，最終導(dǎo)致更多的材料通過塑性流動(dòng)