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工具的大小对峰值温度和粘度的影响在使用HyperWorks AA6061-T6铝合金的搅拌摩擦焊接

K.D.Bhatt1宾度皮拉伊2点Trivedi3
副教授,生产工程部门,BVM Engg。大学,Vallabhavidyanagar,印度古吉拉特邦1
副教授,机械工程部门,c . S。Changa帕特尔理工学院,印度古吉拉特邦2
头,生产工程部门,BVM Engg。大学,Vallabhavidyanagar,印度古吉拉特邦
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文摘

AA6061-T6铝合金的搅拌摩擦焊(FSW)一直试图克服相同的熔焊的局限性。焊工具,不被消耗,产生一个共同的主要优势接头强度高、低失真和缺乏冶金缺陷。转速等工艺参数工具,工具遍历速度和轴向力和工具方面扮演着重要的角色在获得一个特定的温度分布和随后的粘度分布在材料焊接;后来前控制机械性能和材料的流动应力。基于软件的研究发现工具维度对峰值温度的影响一代在焊说铝合金进行了探索相同的功能,为进一步的研究提供基础工作不同的铝合金。

关键字
搅拌摩擦焊接、工具维度,AA6061-T6铝合金、峰值温度、粘度分布、流动应力和虚拟实验室

介绍
发明并由英国焊接研究所(双胞胎)在1991年[1],[2],搅拌摩擦焊(FSW)已经在更大程度上利用各种铝合金的焊接,特别是6 xxxx和7系列xxxx,克服的局限性熔焊等[2],[3](i)破解的机会由于冻结范围广(2)初期的融化和开裂的共晶相融合边界和(iii)发生micro-porosity导致较弱的共同或联合力量的损失。大多数这些问题可以阻止发展中通过使用铝合金焊。
搅拌摩擦焊旋转工具,可以通过一个非消耗品shoulder-pin几何(图1),插入的结固态工件对接或研磨然后遍历(移动)在结线(缝)。这产生一个焊缝不熔化工件材料,而是一个沉重的塑性变形产生的由于工具旋转和轴向力由摩擦热辅助生成过程中[4],[6]。热一代提高了温度最初接触的工具和工件在一定程度上能够降低材料的流动应力进而改善工件材料的塑性流动沿界面[7]。雷竞技网页版因此,焊过程中材料流动从推进一边后退一边在一个小区域约等于直径的肩膀如图1所示。在同一地区,材料被伪造的浆糊状态由于压力的肩膀。因此,固体结产生沿界面后面两个板块之间的工具[8]。联合最终产生了物质运动的结果,发现是由于工具的几何特性非常复杂,在销[9]。
温升及其分布在焊缝区成为负责的进化焊缝内的微观结构,包括晶粒尺寸、晶界特征,粗化和溶解沉淀,导致焊时焊缝的机械性能产生很大的塑性变形工具,工具和工件之间的摩擦。因此,它成为必要的获取信息在焊温度分布。当然,在搅拌区内温度的直接测量非常困难,因为巨大的塑性变形发生在焊由于旋转和翻译工具的。尽管,研究者试图估计的峰值温度在搅拌区内焊缝的显微组织[11],[13]或记录相同的嵌入热电偶在该地区靠近旋转销[14]- [17]。逆模型来估计间接产生的摩擦热总沿着界面在焊已报道[18]。
罗兹等。[11]在AA7075-T651追究微观结构演化的焊在焊缝中心,较大的沉淀溶解和再沉淀。因此,他们得出的结论是,最大过程温度AA7075-T651大约400到4800 c之间。Murr和同事[12],[13]表示non-dissolution一些沉淀,并建议温度上升大约到4000 c AA6061合金在焊。AA6063显微组织演化的研究在焊使用透射电子显微镜(TEM)完成了佐藤等。[15],相比之下与模拟得到的热循环在不同峰值温度他们得出结论,在0到8.5,10.0,12.5和15.0毫米远离焊缝中心,温度高于402,353,3020 c,分别低于2010 c。唐等。[16]试图衡量热量输入和温度分布在搅拌摩擦焊缝通过嵌入热电偶在该地区为AA6061 - T6铝合金焊接厚度6.4毫米。他们得出结论,(我)最高峰值温度记录在焊缝中心,它随焊接中线的距离增加而降低。(2)在400 rpm工具转速和遍历122毫米/分钟的速度,观察的峰值温度4500 c从上表面焊缝中心的四分之一。(3)在搅拌区温度分布相对均匀。唐等。[16]调查进一步增加工具旋转速度和焊接压力导致焊接温度的增加。进一步,他们[16]研究了肩膀对温度场的影响,得出的结论是,肩膀和工件之间的接触面积与垂直压力比针和工件之间的更大,肩膀也具有较高的线速度比小辐射式的销。雷竞技网页版 Hashimoto et al. [19] reported that the peak temperature in the weld zone increase with increasing the ratio of tool rotation rate to traverse speed for FSW of AA2024-T6, AA5083-O and AA7075-T6. A peak temperature of > 5500C was reported in FSW of AA5083-O at a higher ratio of tool rotation/traverse speed. Frigaad et al. [20] suggested that the tool rotation rate and the shoulder radius are the main process variables in FSW, and pressure P cannot exceed the actual flow stress of the material at the operating temperature if a sound weld without depressions is to be produced. They performed FSW of AA 6082-T6 and AA7108-T79 at constant tool rotation rate of 1500 rpm and a constant welding force of 7 kN at three welding speeds of 300, 480 and 720 mm/min. They revealed that (i) peak temperature of above ~5000C was recorded in the FSW zone, (ii) peak temperature decreased with increasing traverse speeds from 300 to 720 mm/min. For a three dimensional thermal model based on finite element analysis developed by Chao and Qi [21] and Khandkar & Khan [22] showed reasonably good match between the simulated temperature profiles and experimental data for both butt and overlap FSW process. The effect of FSW parameter on temperature was further examined by Arbegast and Hartley [23]. They concluded that for a given tool geometry and depth of penetration, the maximum temperature was a strong function of the rotation rate (rpm) while rate of heating was a strong function of the traverse speed (mm/min). The maximum temperature observed during FSW of various Aluminum alloys is found to be between 0.6Tm and 0.9Tm which is within the hot working range for those Aluminum alloys, where Tm is melting point of material. Ulysee [24] studied the impact of varying weld parameters on temperature distribution in AA7050-T7451 plate. Khandkar et al. [25] introduced a more comprehensive model of heat input based on the torque of the FSW tool that they used to model temperature history of friction stir welded Aluminum alloy AA6061-T651 plate.
本文的主要目的是模拟峰值温度、温度分布和粘度的变化,在焊前的工具通过改变工具维度和使用新的软件HyperWorks9.0 AA6061-T6铝合金广泛应用于应用程序需要在航空航天高强度重量比。合金AA6061还具有良好的成形性,切削加工性能、耐腐蚀性能和良好的强度比其他铝合金。AA6061不能融合焊接容易作为其机械强度被这样焊接过程恶化。HyperWorks9.0提供了一个特殊的模块下的搅拌摩擦焊接的主要模块制造解决方案。这是一个非常有用的啮合工具&可以对于一个给定的问题提供解决方案,提供的结果对各种工艺参数和焊接参数的温度、压力、粘度、粒子速度等的图形以及数值表格形式[26]。

二世。实验工作
铝合金AA6061-T6盘子大小的100 mm x 75 mm x 6毫米的属性如表所示,我选择的模拟摩擦搅拌焊工具&高碳高铬死(HCHCr D2)钢的属性显示在表二世是用于执行使用HyperWorks9.0虚焊。选择工具几何与圆柱销肩直径(D),肩长度(L)、销直径(D)和销长度(L)如表3所示。

三世。结果与讨论
图形结果显示运行模拟得到的温度分布和粘度分布HyperWorks9.0说明不同焊接参数的影响,即工具转速和遍历速度的工具。结果还表示变化的影响几何尺寸相同的工具和工具材料。图2图2 (a)和(b)标明温度发展的差异和粘度所获得的板材料提前特别工具的位置,在Sr.No组合显示。1在表4。

四。结论
它可以得出的结论是,变化的尺寸的焊工具以及工具转速、工具的遍历速度保持相同几何与粘度有显著影响的温度历史发展在AA6061-T6铝合金焊。诱导温度和粘度依次确定材料的状态。分布的观测结果,峰值温度升高增加焊工具的大小和分配相应的粘度变化。粘度是发现不太近的工具温度较高;这有助于容易流增塑的材料板的边撤退。发达,因此,温度由尺寸的工具,极大地影响材料焊接中的粘度变化和粘度诱导控制材料的流动,因此,建立微观结构进而贡献决定联合生产的机械性能。使用HyperWorks9.0温度历史模拟,温度可以通过实验测量验证的结果相同的使用精密的测量设备能够记忆输出数据以各种形式。粘度分布也可以间接验证通过模拟流模式在其他软件测量温度。模拟进行有限元分析软件(HyperWorks9.0)打开了新视野造型搅拌摩擦焊接过程的虚拟实验室,帮助预测FSW-joints的机械性能。

表乍一看
表的图标 表的图标 表的图标 表的图标
表1 表2 表3 表4

数据乍一看
图1 图2 图3 图4 图5
图1 图2一个 图2 b 图3一 图3 b


图1 图2 图3 图4
图4一 图4 b 图5一个 图5 b

引用
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