考虑温度分布的搅拌摩擦焊搅拌头的焊接力预测模型

摘要

针对高熔点合金焊接中由于焊接力过大导致搅拌头断裂的问题,建立搅拌头的焊接力预测模型。根据搅拌摩擦焊接过程中搅拌头与工件间的挤压与摩擦状态,分析考虑温变效应的搅拌头面力分布。考虑接头的温度分布,构建基于微元积分的搅拌头受力模型。将温变热物性参数嵌入到Deform-3D仿真软件中模拟钛合金焊接过程中的温度场,并据此分析搅拌头所受的正压力。根据受力模型预测搅拌头上各部位的受力,并与试验结果进行对比,验证预测模型的可靠性。预测结果显示,搅拌头所受前进阻力主要由搅拌针承受,各部位所受扭矩百分比与各部位面积百分比相近,而各部位所受顶锻力百分比与各部位面积百分比无关。