基于计算流体力学的搅拌摩擦焊数值模拟研究

摘要 搅拌摩擦焊接（Friction Stir Welding，FSW）过程是一个受多参数影响的，温度变化、金属流动和组织转变等多因素互相作用的复杂过程。温度场、流场是FSW过程的主要组成部分，存在高度非线性的复杂耦合作用。本文基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamics ,CFD)理论，模拟得到了FSW过程中温度场分布云图、不同工艺参数下的三维速度矢量图和材料流线分布图，结果表明，随着搅拌针旋转速度的增加，搅拌针附近区域材料流动更剧烈，焊接速度的提高对搅拌针及其附近区域材料的流动影响不大。FSW过程中，材料在搅拌针前方分流，在搅拌针后方焊合。分流与焊合位置均位于前进侧。随着距焊缝表面距离的提高，焊合难度增大，从而使FSW过程中未焊合缺陷产生的倾向性增大