Page 29 - 《应用声学》2023年第4期

第 42 卷 第 4 期 张轩等： 超声辅助搅拌摩擦焊仿真分析及实验 691

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图 17 实验组 V 与对照组焊缝放大图
Fig. 17 Enlarged view of weld between experimental group V and control group

观察图 17 可以发现，在其他参数相同的情况 progress of welding science and technology in China[J].
下，更换轴肩较小的搅拌头会使焊接质量明显下降。 Journal of Mechanical Engineering, 2012, 48(6): 19–31.
[2] 何建军, 李玉斌, 李盛和, 等. 7075 铝合金搅拌摩擦焊焊接缺
这是由于在焊接参数相同的情况下，小轴肩的搅拌
陷研究 [J]. 热加工工艺, 2012, 41(1): 29–31.
头由于摩擦产热量不足，材料流动不充分导致缺陷 He Jianjun, Li Yubin, Li Shenghe, et al. Research of fric-
的产生，因此在采用小轴肩焊接时应适当加大搅拌 tion stir welding defect in 7075 aluminum alloy[J]. Hot
Working Technology, 2012, 41(1): 29–31.
头转速，减小焊接速度。
[3] 许辉, 封小松, 崔凡, 等. 热源辅助搅拌摩擦焊的研究进展 [J].
电焊机, 2014, 44(4): 44–49.
5 结论 Xu Hui, Feng Xiaosong, Cui Fan, et al. Progress in heat
assisted friction stir welding[J]. Electric Welding Machine,
(1) 在传统的 FSW 搅拌头上叠加纵扭超声振 2014, 44(4): 44–49.
[4] 赵升吨, 李泳峄, 范淑琴. 超声振动塑性加工技术的现状分
动换能器构成 UAFSW 搅拌头，可以加强搅拌头对
析 [J]. 中国机械工程, 2013, 24(6): 835–840.
工件焊接区域的搅动作用，增强金属的软化效果，降 Zhao Shengdun, Li Yongyi, Fan Shuqin. Status analysis of
低工件焊接处的屈服点和流动应力，细化搅拌区的 plastic processing technology with ultrasonic vibration[J].
China Mechanical Engineering, 2013, 24(6): 835–840.
晶粒，改善传统FSW焊接缺陷。
[5] 石磊. 超声振动强化搅拌摩擦焊接热过程及材料流动的数值
(2) UAFSW物理场仿真表明，搅拌头转速是影 分析 [D]. 济南: 山东大学, 2016.
响焊接区域温度的主要因素。在相同的焊接速度下 [6] Siddiq A, El Sayed T. Ultrasonic-assisted manufacturing
温度分布相差不大，但随着转速的提高整体温度逐 processes: variational model and numerical simulations[J].
Ultrasonics, 2012, 52(4): 521–529.
渐上升；在相同的转速下，焊缝处温度随焊接速度的
[7] 贺地求, 李剑, 李东辉, 等. 铝合金超声搅拌复合焊接 [J]. 焊
提高逐渐降低，且温度从搅拌头附近向四周降低的 接学报, 2011, 32(12): 70–72, 108, 116.
温度梯度增大；在 UAFSW 加工中，超声对搅拌区 He Diqiu, Li Jian, Li Donghui, et al. Study on ultrasonic
stir hybrid welding of aluminum alloy[J]. Transactions of
域塑性金属的软化率可达91%。
The China Welding Institution, 2011, 32(12): 70–72, 108,
(3) 实验研究表明纵扭超声的引入能够获得较 116.
好的焊接表面，且能够有效降低实验过程中的前进 [8] 马慧坤, 贺地求, 刘金书. 超声对不同铝合金搅拌摩擦焊接头
性能的影响 [J]. 焊接学报, 2012, 33(1): 6–8, 113.
阻力。对于本文研究的焊接样件，最佳的UAFSW焊
Ma Huikun, He Diqiu, Liu Jinshu. Effects of ultrasonic
接参数为：焊头转速900 r/min，焊接速度1.4 mm/s， on properties of joints welded by friction stir welding pro-
轴向压力2.6 kN，超声功率100 W。 cess[J]. Transactions of The China Welding Institution,
2012, 33(1): 6–8, 113.
[9] 丁伟, 武传松. 超声振动强化搅拌摩擦焊技术的研究进展 [J].
精密成形工程, 2017, 9(5): 63–72.
参 考 文 献
Ding Wei, Wu Chuansong. Research progress of ultra-
sonic vibration enhanced friction stir welding[J]. Journal
[1] 李晓延, 武传松, 李午申. 中国焊接制造领域学科发展研究 [J]. of Netshape Forming Engineering, 2017, 9(5): 63–72.
机械工程学报, 2012, 48(6): 19–31. [10] 张田仓, 郭德伦, 陈沁刚, 等. 铝合金搅拌摩擦焊技术研究 [J].
Li Xiaoyan, Wu Chuansong, Li Wushen. Study on the 机械工程学报, 2002, 38(2): 127–130.