超声振动辅助摩擦堆焊热-流耦合数值模拟

来源期刊：东北大学学报(自然科学版)2020年第1期

论文作者：任朝晖 张岩 鞠建忠 张璐

文章页码：95 - 100

关键词：摩擦堆焊;超声振动;超声软化;材料流动;数值模拟;

摘    要：传统摩擦堆焊能量输入形式单一,随着堆焊材料强度的提高,堆焊过程中需要施加更大的轴向压力和转矩,极大限制其推广应用.为了解决上述问题,提出一种在耗材棒前方的基板上施加超声振动的超声振动辅助摩擦堆焊新工艺.以Ti-6Al-4V为研究对象,基于超声宏观软化效应建立了一个三维热-流耦合数值模型,定量分析了不同振幅下的超声振动对摩擦堆焊过程中温度场和材料流动行为的影响.计算结果表明,超声振动的预热效应并不明显,随着振幅的增加,超声振动能够显著提高熔合区塑性材料流动速度,降低材料黏度,扩大塑性材料流动区域.