分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2017-11-21 合作期刊: 《金属学报》
摘要： 搅拌摩擦焊接过程中的产热、传热与塑性材料流动行为直接决定了焊接接头的组织演变及力学性能。对这些物理现象开展数值模拟研究，对于深入理解搅拌摩擦焊接过程的物理机制和优化焊接工艺具有重要意义。本文综述了搅拌摩擦焊接过程产热、传热与材料流动数值模拟的国内外研究现状，指出了存在的主要问题。介绍了作者课题组近年来针对这些问题所开展的研究工作。根据搅拌头-工件界面上的受力特点，研发出了黏着系数和摩擦系数的测试-计算法，为提高数值模拟的精度奠定了基础。建立了针对复杂截面形状搅拌针的搅拌摩擦焊接过程数学模型，数值分析了三种典型搅拌头情况下焊接过程中的产热率、温度分布和塑性流动行为。建立了包含下压、停留、焊接及冷却四个阶段的搅拌摩擦焊接全过程的传热-流动耦合模型，模拟了焊接过程各阶段的产热、温度场和塑性材料流动的演变情况。在此基础上，对搅拌摩擦焊接过程数值模拟领域未来的发展趋势给予了展望，提出了下一步的研究重点。
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2016-11-15 合作期刊: 《金属学报》
摘要： 建立了包含金属蒸气影响的等离子弧焊接一体化模型，其计算区域包含钨极、等离子弧、熔池和小孔，通过在整个区域使用统一的控制方程实现各区域的自适应耦合。使用粘性近似法处理铁蒸气的扩散系数。模拟了三种工艺条件下的穿孔过程中，铁蒸气在阳极液态金属表面的产生、扩散及在其等离子弧中的聚集过程。对比分析了铁蒸气对等离子弧的温度场、电场和熔池形态的实时影响。结果表明，金属蒸气的产生决定于液态熔池温度分布。在等离子流力的作用下，铁蒸气聚集在等离子弧的边缘区域，导致该区域的辐射损失增加、电流密度降低。而弧柱中心区域受金属蒸气的影响较小。与不考虑金属蒸气影响的等离子弧焊接模型相比，考虑金属蒸气影响时计算出的焊缝尺寸与实验测试值更接近.
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