45钢线性摩擦焊接头温度场的数值模拟与实验验证

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1、摘要线性摩擦焊接(Line盯蹦ctionwblding：LFw)作为一种精密材料连接技术，在国外已经成功应用于高推重比航空发动机整体叶盘的制造与维修。研究LFW过程中温度场变化及分布规律对于深入探讨LFw的物理机制及进行工艺试验研究有着重要的意义。本文建立了LFw焊机振动系统的简化模型，分析推导了LFw过程中摩擦界面不同部位摩擦产热功率的变化关系；并通过运用采集驱动电机电压及电流的方法，得到了摩擦热功率与摩擦系数Ⅳ的变化曲线．在上述工作的基础上，本文利用有限元分析软件ANSYS建立了45钢LFW过程中三

2、维热分析有限元计算模型，计算了45钢LFw过程中三维温度场的分布，探讨了焊缝及热影响区温度随时间的变化规律。本文还对淬火45钢进行了LFw工艺试验。结果表明，焊接试件轴向缩短量随摩擦时间的增加而呈指数规律迅速增加。对焊缝区、变形区及热影响区的金相组织分析结果表明，淬火45钢LFW过程中，焊件不同部位的显微组织随着回火温度的变化而相应变化。根据显微硬度测试及金相组织分析结果，得出了淬火45钢LFW接头显微硬度与回火温度的关系，并由此推断出焊接接头温度场的变化规律。将金相法测定的接头温度场和有限元计算温度场

3、的结果进行比较，发现有限元模拟温度与实际温度存在一定误差。论文分析了误差产生的原因，并对模拟结果作了相应修正，修正后的三维热分析有限元的计算方法，可以较为准确地模拟LFw过程中温度的变化，这对深入开展LFW工艺试验研究有着重要的理论及工程应用价值。关键词：45钢，线性摩擦焊，数值模拟，金相分析西北工业大学工学硕士学位论文ABSTRACTLi∞郜FrictionWelding(LF聊，嚣aprecisionweldingtecllIlique，llasbe％辄ccessfhllyusedtom锄uf如tl

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