Research on the mechanism of friction based welding using single crystal aluminum

单晶铝摩擦焊接机理研究

• 批准号: 23360324
• 负责人: SHIBAYANAGI Toshiya
• 金额: $ 12.23万
• 依托单位: University of Toyama
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011-04-01 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-23360324/
• 关键词: 単結晶; アルミニウム; 摩擦攪拌スポット接合; 摩擦圧接; 可視化; 数値シミュレーション; 温度分布; アルミニウム合金; 塑性流動; 透明流体; 非ニュートン流体; PIV; 単結晶アルミニウム; 結晶方位分布; 高温変形; 温度; 応力; ひずみ速度

Friction Stir Spot Welding (FSSW) and Friction Welding (FW) have been investigated in terms of metal flow based on materials science. FSSW experiments adopted single crystal pure aluminum sheets clearly showed there were two distinct deformation modes such as compression and shear. Additionally, the deformation modes varied depending on the locations in the specimen. Visualization of metal flow during FSSW found a similar shape of flowing regions and the PIV analysis on the video-taped images revealed complex strain fields around the tool, such as shear, tension and compression. FW of aluminum alloy revealed both compression and shear deformation, which affected the resulting joint microstructure. The numerical simulation of temperature distribution yielded a heterogeneous distribution of temperature around the joint interface, which was concluded to cause the diversity of deformation mode in the welding process based on the friction phenomenon.

从材料学的角度对搅拌摩擦点焊和摩擦焊的金属流动进行了研究。采用单晶纯铝薄板进行的FSSW实验表明，FSSW存在压缩和剪切两种不同的变形模式。此外，变形模式根据试样中的位置而变化。FSSW过程中金属流动的可视化发现了类似形状的流动区域，并且对录像图像的PIV分析揭示了工具周围的复杂应变场，例如剪切、拉伸和压缩。铝合金FW表现出压缩变形和剪切变形，这影响了接头的微观组织。温度场的数值模拟结果表明，接头界面附近温度分布不均匀，导致焊接过程中变形模式的多样性。

项目成果

2 種の感温液晶を用いた温度場計測

使用两种温敏液晶进行温度场测量

• 发表时间: 2012
• 作者: T.Yamane;K.Nagae;H.Watanabe;T.Shibayanagi and M.Yoshida;谷口拓弥,山根岳志,吉田正道,柴柳敏哉;平 博仁,青木秀憲,柴柳敏哉,溶接学会;柴柳敏哉;柴柳敏哉;谷口拓弥,山根岳志,吉田正道
• 通讯作者: 谷口拓弥,山根岳志,吉田正道

異材摩擦攪拌接合における塑性流動と攪拌部組織

异种材料搅拌摩擦焊中的塑性流动和搅拌区结构

• 发表时间: 2011
• 作者: T.Yamane;K.Nagae;H.Watanabe;T.Shibayanagi and M.Yoshida;柴柳敏哉
• 通讯作者: 柴柳敏哉

透明作動流体による摩擦攪拌スポット接合における塑性流動の可視化

使用透明工作液搅拌摩擦点焊中塑性流动的可视化

• 发表时间: 2013
• 作者: Shibayanagi Toshiya;Mizushima Kenzo;Yoshikawa Shyuhei;Ikeuchi Kenji;山根岳志,磯部晴菜,吉田正道,柴柳敏哉;永栄一喜,柴柳敏哉,渡邊裕一,山根岳志,吉田正道
• 通讯作者: 永栄一喜,柴柳敏哉,渡邊裕一,山根岳志,吉田正道

Visualization of Metal Flow in Friction Stir Spot Welding with Particle Image Velocimetry (PIV)

利用粒子图像测速 (PIV) 实现搅拌摩擦点焊中金属流动的可视化

• 发表时间: 2013
• 作者: T.Yamane;H.Watanabe;K.Nagae;T.Shibayanagi and M.Yoshida
• 通讯作者: T.Shibayanagi and M.Yoshida

Metal Flow in Friction Stir Spot Welding and its Visualization Utilizing Particle Image Velocimetry

搅拌摩擦点焊中的金属流动及其利用粒子图像测速的可视化

• 发表时间: 2013
• 作者: T.Yamane;K.Nagae;H.Watanabe;T.Shibayanagi and M.Yoshida
• 通讯作者: T.Shibayanagi and M.Yoshida