铝/钢异种金属搅拌摩擦焊接头数值模拟

作者：莫淑娴; 朱浩^*; 马泽铭; 张二龙; 王军

来源：兵器材料科学与工程, 2020, 43(03): 13-18.

DOI：10.14024/j.cnki.1004-244x.20200115.001

• 铝/钢异种金属
• 搅拌摩擦焊
• 温度场
• 残余应力场
• 数值模拟

利用ANSYS有限元软件,建立铝/钢异种金属搅拌摩擦焊(FSW)双热源三维有限元模型,研究转速、焊速及偏移量对铝/钢异种金属FSW接头温度场及残余应力场的影响规律。结果表明:铝/钢异种金属FSW接头温度场呈明显不对称分布,钢侧温度明显高于铝侧,峰值温度出现在焊核区(WNZ)偏钢侧约4 mm处,约为512℃;垂直焊缝方向的纵向残余应力σx也呈明显不对称分布,σx峰值拉应力位于WNZ偏钢侧,达305 MPa,远离WNZσx迅速降低,并在轴肩边缘处拉应力转为压应力;随转速增大,峰值温度升高,σx峰值增大;随焊速增大,峰值温度和σx略升高;随偏移量增加,峰值温度略增大,σx略减小;与焊速和偏移量相比,转速对铝/钢异种金属FSW接头温度场及残余应力场影响较大。有限元计算的残余应力场与实测值基本吻合。

• 单位
  石家庄铁道大学; 河北科技大学