Численное моделирование температурных полей при сварке трением с перемешиванием алюминиевого сплава АА5083

Одним из важных параметров, обеспечивающих получение сварного соединения при сварке трением с перемешиванием без дефектов сплошности, является обеспечение в зоне соединения металлов требуемой температуры. При экспериментальном определении температуры непосредственно в зоне перемешивания металлов с помощью термопар возникают значительные трудности. В связи с этим актуальным представляется использование численных методов, описывающих распределение температурных полей при сварке трением с перемешиванием. В работе выполнено численное моделирование температурных полей при сварке трением с перемешиванием на основе метода конечных элементов с использованием программного обеспечения Abaqus/Explicit. Моделирование выполнялось на основе связанного подхода Эйлера – Лагранжа, модели пластичности материала Джонсона – Кука и закона трения Кулона. С помощью метода конечных элементов построены модели детали, подложки и инструмента с учетом их теплофизических свойств. Для сокращения времени вычислений использовался подход масштабирования массы путем пересчета плотности материала и его тепловых свойств. Были подобраны коэффициенты масштабирования теплоемкости и массы материала для выбранных параметров режима сварки. Для оценки адекватности результатов численного моделирования температурных полей при сварке трением с перемешиванием были проведены экспериментальные исследования температурных полей с использованием термопар. Показана возможность численного моделирования температурных полей при сварке трением с перемешиванием с помощью связанного подхода Эйлера – Лагранжа и программного обеспечения Abaqus/Explicit. Благодаря применению подхода, связанного с масштабированием массы материала, время вычислений сокращено более чем в 10 раз.