超声焊接纯铜过程塑性变形与微观组织演变

作     者：李欢 李俊 李哲 高振泽 许林倩 王善林 

作者机构：长江大学机械工程学院 广州铁路职业技术学院机电工程学院 青海理工学院工学部 南昌航空大学高端装备极端制造技术江西省重点实验室 

出 版 物：《焊接学报》 (Transactions of the China Welding Institution)

年 卷 期：2025年

核心收录：

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] 

主　　题：超声金属焊 纯铜 有限元法 塑性变形 晶粒组织 

摘      要：焊接界面塑性变形及晶粒组织演变决定了超声波焊接纯铜接头形成过程，但目前对纯铜超声波焊接机理认识有限.首先建立了一个纯铜超声波焊接的有限元模型探究了焊接温度场和塑性应变分布规律，其次将模拟的温度及塑性应变结果与动态再结晶理论结合，分别采用有限元法、元胞自动机法模拟了焊接过程的动态再结晶及晶体长大过程. 结果表明，材料晶粒的不规则分布，导致材料在焊头下方、焊接界面及底座上方处的材料塑性变形有明显差异. 工件与焊头及底座接触的区域产生了超细的动态再结晶晶粒. 在焊接时间0.19 s之后整个焊接区域发生了动态再结晶，且上工件的动态再结晶时间长于下工件. 粗的晶粒分布于焊头接触面的铜侧，而焊接界面处为细小的晶粒. 模拟的塑性变形分布规律与试验的维氏硬度的分布存在近似性，此外模拟的晶粒长大过程与试验也基本一致，较好地模拟了超声作用下的纯铜塑性变形与晶粒组织演变过程.