铝合金搅拌摩擦焊塑性流动的研究

　　搅拌摩擦焊是一种基于摩擦焊的固相连接技术，由于其焊接特点的独特性及优越性，这种新型连接技术自问世以来，就受到焊接界的广泛关注。

　　搅拌摩擦焊接中材料的流动是一个非常复杂的问题，受多种因素影响，如搅拌头形状、焊接参数、材料类型、工件温度等，因此，搅拌摩擦焊接过程材料流动行为及模拟研究还尚处于探索阶段。虽然材料的流动行为在国外已成为热点问题，但在国内研究的还比较少，所取得的结果也仅限于对试验现象的观察和分析，缺乏数值模拟及深层次的理论研究，所提出的模拟也过于简单。

　　目前搅拌摩擦焊接研究主要集中在焊缝微观组织及力学性能上，对于搅拌摩擦焊接过程，尤其是焊缝金属的塑性流动机理研究尚处于探索阶段。

　　搅拌摩擦焊接过程中塑性金属经历大的塑性变形，焊接过程金属流动复杂，且无法直接观察。实验方法虽然可以宏观分析塑性金属的流动但对于搅拌摩擦焊焊缝金属流动机理研究尚处于探索阶段。

　　由于搅拌摩擦焊接过程自身的特点，至今仍没有办法直接观察到材料的流变过程，目前主要借助示踪材料加以研究。研究表明，垫板、轴肩以及焊缝区域外的金属共同构成“挤压模”，材料在这个“模”内运动，经过数字化处理后，将这些标记位置组成三维图来表示材料的流变行为，可以看出搅拌针两侧材料都从前向后发生了挤压。部分材料绕搅拌针运动并最终在其后部沉淀。对于搅拌摩擦焊接过程中材料塑性流变的计算机模拟目前研究的还比较少。

　　随着计算机技术的发展，运用解析和数学建模的方法来分析研究焊接过程中材料的流动已成为一种重要的研究手段。在搅拌摩擦焊接过程中在不同的焊速、转速下焊缝所得到的焊接热输入不同，焊缝金属的塑性程度不同因而得到不同状态的金属流动性。通过建立铝合金搅拌摩擦焊塑性金属三维模型，可以从理论上分析搅拌摩擦焊焊缝成形的实质，分析孔洞和焊缝成形不良等焊接缺陷的产生。有利于更好的理解焊接过程中金属流动与焊接工艺参数、焊缝质量的影响情况，对于确定焊接参数、优化焊接工艺、控制焊接接头组织和性能有重要的实用价值。