6061铝合金超声振动强化搅拌摩擦焊接过程的数值模拟

摘要

超声振动强化搅拌摩擦焊接(ultrasonic vibration enhanced FSW,简称为:UVeFSW)技术是一种新型搅拌摩擦焊接技术,其通过超声工具头直接将超声振动能量施加于搅拌头前方待焊工件上,通过超声与塑性材料相互作用,进而提高搅拌头附近材料的塑性流动性.UVeFSW焊接过程中的材料流动及传热对接头的组织及力学性能有着决定性的作用.本文通过引入声软化百分数来考虑超声的软化作用,建立UVeFSW焊接过程的三维热流耦合数值模型,分析了UVeFSW焊接过程中的温度场及材料流动情况.计算结果表明在UVeFSW焊接过程中超声的软化作用占主导地位,而超声的预热作用相对较小.该模型计算的典型位置的热循环与实验实测结果吻合良好.