基于螺纹锥形搅拌头的搅拌摩擦焊三维流场仿真研究*
董学伟1 ,黎向锋1 ,左敦稳1 ,王吉胜1 ,董春林2 ,李光2
1.南京航空航天大学机电学院
2.中国搅拌摩擦焊接中心
摘要 本文利用CFD软件包FLUENT建立了带螺纹表面的锥形搅拌头搅拌摩擦焊三维流动模型。通过数值模拟得到了焊缝沿厚度方向的水平切面速度矢量图,截面的速度矢量图以及用于观察材料流动行为的流动线图。同时分析了搅拌头表面螺纹对塑化金属流动行为的影响及焊缝塑化金属的流动规律。模拟结果对于搅拌摩擦焊过程中焊缝处塑化金属流动以及焊缝形成机理研究具有重要的指导意义。
关键词 :
搅拌摩擦焊 ,
FLUENT ,
三维流场模型 ,
螺纹锥形搅拌头
基金资助: * 国家自然科学基金(S1175255)、江苏省研究生创新基金(CX09B_073Z)资助。
[1] 赵衍华,林三宝,吴林,等.搅拌摩擦焊接过程流体数值模拟概述.电焊机, 2005,35(8):40-42.
[2] Thomas W M, Johnson K I, Wiesner C S. Friction stir welding-recent developments in tool and process technologies. Advanced Engineering Materials, 2003, 5(7): 485-490.
[3] 柯黎明, 潘际銮,邢丽,等. 搅拌针形状对搅拌摩擦焊焊缝截面形貌的影响.焊接学报, 2007,28(5): 33-37.
[4] Colegrove P A , Shercliff H R. 3-Dimensional CFD modeling of flow round a threaded friction stir welding tool profile. Journal of Materials Processing Technology, 2005,169(2): 320-327.
[1]
孟祥晨,王伟,谢聿铭,董继红,夏佩云,黄永宪. 7075–T6铝合金随焊碾压搅拌摩擦焊接头变形控制和性能评价 [J]. 航空制造技术, 2025, 68(9): 14-18.
[2]
张华,李志航,郝云飞,季亚娟,陈敏,陶虎威,姜炳鑫. 2219铝合金中厚板双轴肩搅拌摩擦焊接头析出相分布特征及耐腐蚀性能研究 [J]. 航空制造技术, 2024, 67(19): 112-116,124.
[3]
李文亚,唐益爽,邹阳帆,王卫兵. 协同双面搅拌摩擦焊接技术 [J]. 航空制造技术, 2024, 67(13): 14-19.
[4]
黄永德,伍大为,张泽龙,刘强,陈宜. 钛合金搅拌摩擦焊搅拌头磨损机理及其涂层强化 [J]. 航空制造技术, 2024, 67(10): 45-52.
[5]
陈书锦,张帅,张荣洲,李志豪,李沫琦,刘建华. 外部能场辅助搅拌摩擦焊接技术综述 [J]. 航空制造技术, 2024, 67(10): 14-23.
[6]
倪雁冰,刘武,高康歌,赵慧慧,董吉义,孟少飞,肖聚亮,刘海涛. 双机镜像搅拌摩擦焊顶锻力变化规律与影响因素研究 [J]. 航空制造技术, 2024, 67(10): 24-33.
[7]
李家辰,黄立兵,李超,张亮亮,赵强,李鹏,董红刚. CFRP/金属异质材料摩擦连接技术研究进展 [J]. 航空制造技术, 2024, 67(10): 66-76.
[8]
朱海,晏小龙,李砚峰,刘琪. 7075–O铝合金搅拌摩擦焊接头微观组织与力学性能 [J]. 航空制造技术, 2024, 67(10): 95-101.
[9]
高嵩,吴程浩,石磊,刘涛,景元坤,尹启朋,郭宁. 铝/ 钢异种金属搅拌摩擦焊性能改善方法及其研究现状 [J]. 航空制造技术, 2024, 67(10): 53-65.
[10]
王守晶,陈志远,黄悦. 6082–T6/7075–T6异种铝合金搅拌摩擦焊接接头应力腐蚀行为 [J]. 航空制造技术, 2024, 67(10): 88-94.
[11]
肖聚亮,王能,刘海涛,岳巍,王健,赵慧慧,高嘉爽. 基于刚度最优区间的机器人搅拌摩擦焊工件位置优化方法 [J]. 航空制造技术, 2023, 66(11): 22-31.
[12]
郑洋,任国春,宿振宇,赵梓昊,李亮玉,臧立彬,刘伟,余政哲. 转速对含Zr中间层铝/镁搅拌摩擦焊搭接接头组织与性能的影响 [J]. 航空制造技术, 2023, 66(11): 49-58.
[13]
石磊,肖亦辰,武传松,宿浩,刘小超,高嵩. 铝合金超声辅助搅拌摩擦焊接工艺研究进展 [J]. 航空制造技术, 2022, 65(8): 36-46.
[14]
陈玉华,钟宇,谢吉林,张体明,王善林,戈军委. AZ31 厚板镁合金双面搅拌摩擦焊接头组织及性能研究 [J]. 航空制造技术, 2022, 65(21): 38-44,53.
[15]
夏佩云,尹玉环,董吉义,吕红亚,王春明,赵慧慧,封小松. 轴肩型面对角接接头静轴肩搅拌摩擦焊缝成形的影响 [J]. 航空制造技术, 2021, 64(13): 96-101.