旋转速度对静止轴肩搅拌摩擦焊温度场和应力场的影响

作     者：贺巍亮 王伟 李华芳 李晓燕 HE Weiliang;WANG Wei;LI Huafang;LI Xiaoyan

作者机构：陕西工业职业技术学院航空工程学院陕西咸阳712000 西安中汇卓越教育科技有限公司陕西西安710061 

出 版 物：《电焊机》 (Electric Welding Machine)

年 卷 期：2024年第54卷第1期

页      面：86-94页

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：陕西工业职业技术学院自然科学类一般项目(2023YKYB-007) 陕西省创新能力支撑计划资助(2023KJXX-079) 

主　　题：2024-T4铝合金 静止轴肩搅拌摩擦焊 旋转速度 残余应力 

摘      要：针对3 mm厚的2024-T4铝合金,采用ABAQUS软件建立静止轴肩搅拌摩擦焊热源三维模型,分析2024-T4铝合金静止轴肩搅拌摩擦焊温度场和应力场的有限元模拟,研究了恒定150 mm/min焊接速度下,旋转速度从800 mm/min到1 200 mm/min对焊接接头残余应力的影响。结果表明:常规搅拌摩擦焊焊缝横截面高温区域呈现碗状分布,而静止轴肩搅拌摩擦焊呈类似于搅拌针形貌分布。相比于常规搅拌摩擦焊,静止轴肩可以获得更窄的搅拌区宽度,并且有效降低焊缝中心的峰值温度。焊后垂直于焊缝区域的纵向残余应力呈现“M形分布,随着搅拌头旋转速度的增大,两种工艺下的焊后残余应力均增大。此外,静止轴肩在焊接过程中对焊缝区域持续碾压,使得焊后试样的纵向残余应力峰值相比较于传统搅拌摩擦焊能降低45.6%。