搅拌摩擦焊焊缝成形的"抽吸-挤压"理论研究

搅拌摩擦焊过程中焊缝金属的塑性流动行为直接影响焊缝成形及接头的性能，但这种塑性流动的规律还不清楚。申请者基于对实验结果的分析，提出焊缝成形过程中金属流动的"抽吸-挤压"理论假说，认为焊缝金属在厚度方向的塑性流动的驱动力是搅拌针表面的螺纹对周围塑化金属的正压力和摩擦力，迫使塑化金属沿螺纹表面进行轴向迁移，其结果是在搅拌针一端形成抽吸效应，另一端形成挤压效应。本课题主要研究抽吸-挤压效应与搅拌针几何形状的关系、在搅拌摩擦焊特定的软约束状态下塑化金属的流动路径、抽吸-挤压效应对焊缝成形的影响，并且在基于该理论假说的基础上建立搅拌摩擦焊过程的物理模型，数值模拟焊缝塑化金属的流动行为。项目的完成，可以使"抽吸-挤压"理论假说上升为有充分的实验事实支持、有系统的理论模型进行定量描述的可靠理论，从而对焊接工艺优化和搅拌头的设计提供指导，为控制焊缝成形、最终获得无缺陷、无弱结合面的焊接接头提供理论依据。