AZ61鎂合金真空電子束焊接工藝及其溫度場數值模擬研究.pdf

1、鎂合金是目前被國內外研究者積極開發(fā)的一種輕量化材料,具有密度低比剛度、比強度高、阻尼減震性好,易切削加工以及良好的可回收利用等優(yōu)點而得到普遍應用。因此,高效合理的鎂合金焊接方法是推動鎂合金的發(fā)展與應用關鍵因素之一。
　　電子束焊接作為高能束焊接方法之一,具有能量密度高,焊接速度快,深寬比大、焊縫熱影響區(qū)小等優(yōu)點,是焊接厚板材料的首選方法,目前被國內外的研究人員廣泛關注。對電子束焊接過程溫度場變化進行有限元模擬研究更有助于深層次地理

2、解焊接過程的物理機制,從而實現指導焊接工藝、控制焊接質量的目的。
　　本文以10mm厚的變形鎂合金AZ61為研究對象,進行了真空電子束焊接試驗研究。系統(tǒng)地分析了聚焦電流、焊接束流和焊接速度對焊接接頭宏觀形貌、焊接熔深、熔寬和焊縫表面寬度的影響規(guī)律;并觀察了接頭微觀組織的變化,對接頭的力學性能進行了測試。研究結果表明,由于電子束熱源的能量特點導致接頭宏觀呈現典型窄而深的“釘子型”形貌,接頭沒有明顯的熱影響區(qū)存在;隨著聚焦電流增加,焊

3、接熔深增加,熔寬和焊縫寬度減小;隨著焊接束流增加,焊接熔寬及焊縫寬度增加;焊接速度增加,焊接熔寬和小表面焊縫寬度減小,上表面焊縫寬度增加;焊縫區(qū)為細小的等軸晶及彌散分布的第二相組成,焊接接頭的力學性能優(yōu)于母材。
　　在電子束焊接工藝的研究基礎上,結合鎂合金的特點,利用有限元軟件ANSYS采用優(yōu)化形狀參數的雙橢球熱源模型,分別對不同焊接束流和焊接速度下的焊接溫度場進行了數值模擬研究及對比驗證。計算結果表明,焊縫中心的溫度最高值在11