铝合金双轴肩搅拌摩擦焊过程材料流动行为

摘要

由于下轴肩的引入,双轴肩搅拌摩擦焊(BT-FSW)过程中的材料流动行为较常规搅拌摩擦焊更为剧烈和复杂,显著影响接头力学性能.以2219铝合金为研究对象,基于耦合欧拉-拉格朗日方法建立了BT-FSW过程三维热力耦合模型,并利用示踪粒子技术分析了焊接过程中材料的流动行为.结果表明,BT-FSW过程中的材料流动存在不同时性,靠近轴肩的材料先开始运动,且流动剧烈,随着逐渐远离轴肩位置,材料流动愈加滞后,但流动状态更加平稳;水平方向上前进侧材料作为剪切层内侧材料,绕搅拌针旋转后大部分沉积于搅拌头后方前进侧区域,而后退侧材料仅受到剪切层内侧材料的带动,进而被旋推至后方沉积;厚度方向上塑性材料在抵达搅拌头后方焊缝中心线前流动较弱,随后材料受到上、下轴肩挤压向板材中心流动.