【技术实现步骤摘要】
一种摩擦堆焊修复铝合金表面沟槽的工艺参数优化方法
[0001]本专利技术涉及一种工艺参数优化方法，特别涉及一种摩擦堆焊修复铝合金表面沟槽的工艺参数优化方法，属于工艺参数优化
。
技术介绍
[0002]工程中的零部件在服役过程中会受到复杂的应力应变状态以及各种环境因素的影响，例如振动
、
腐蚀
、
高温等等，其表面不可避免地产生疲劳损伤及裂纹，这会大大降低整个零件的性能以及使用寿命
。
因此，对表面损伤进行及时修复是非常有必要的
。
[0003]由于损伤区域一般是不规则的，可根据损伤区域的尺寸，采用机械加工的方式，加工出一定宽度与深度的沟槽，将损伤区域去除，再通过增材工艺将区域完全填充
。
摩擦堆焊作为一种新型固态增材制造方法，可以避免基于熔合的增材技术中常见的孔隙
、
收缩
、
裂纹
、
偏析等等问题
。
此外，沉积层通常是细晶粒的，这有助于改善微观组织，从而获得良好的硬度以及机械
、
磨损和腐蚀性能
。
[0004]为了保证沉积层材料能够填充至沟槽底部，需要维持沉积层材料的流动性，使材料处于热塑性状态，因此在摩擦堆焊修复过程中需要足够的热量输入
。
但热量输入过高，会导致沟槽变形严重，反而不利于材料的填充
。
热量输入过低，导致材料流动性不足，无法填充到沟槽底部
。
因此合适的热...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.
一种摩擦堆焊修复铝合金表面沟槽的工艺参数优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：摩擦堆焊增材修复三维模型的建立模型包括带有沟槽的基体
、
填充到基体沟槽内的填充层以及在填充层之上的沉积层，使用三维软件建模完成后，保存为
step
格式并导入到
Abaqus
中进行装配与合并；步骤2：材料参数的赋予
、
网格划分与边界条件的设置通过步骤1建立的三维模型，需要赋予模型材料随温度变化的材料参数包括热导率
、
密度
、
比热；对整个模型进行网格划分，网格划分采用八节点线性传热六面体单元
(DC3D8)
；边界条件设置模型的初始温度
、
对流换热边界条件；步骤3：设置
Model change
功能，能够实现增材填充过程使用
Python
脚本设置
Model change
功能，通过步骤2中网格划分，使用
Model change
功能使沉积层单元与填充层单元的删除与激活同步进行，从而能够实现增材填充过程；步骤4：摩擦堆焊热源模型的建立通过步骤3实现增材填充设置后，再建立摩擦堆焊的热源模型以获取修复过程中的热量输入，建立过程如下：由摩擦堆焊的热源模型可得：其中
Q
为摩擦表面产热功率，
μ
为摩擦系数，
n
为耗材棒转速，
F
为耗材棒轴向压力，
R
和
r
分别为耗材棒的半径和摩擦加热表面的半径；热源
(
可以认为摩擦运动的耗材棒
)
的沿基体横移速度为
v
，移动距离为
d
，则有式
(2)
：
d
＝
vt
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
其中
t
热源移动的时间；参考于搅拌摩擦焊热源模型，假设轴肩底端上任意一点
D
与热源中心的距离为
r
d
，则有式
(3)
：其中
X
t
与
Y
t
为
t s(
指的是秒
)
时
D
点相对于
x0与
y0的横坐标与纵坐标
(x
轴方向平行于基体沟槽长度方向
)
，
x0与
y0为热源中心的起始横坐标与纵坐标；则
D
点的热流密度
q
r1
为式
(4)
：其中
Q
为摩擦表面产热功率，
r1为搅拌针半径，
r0为轴肩半径；在摩擦堆焊过程中，不存在搅拌针，只有耗材棒底端与基体表面进行摩擦产热，采用耗材棒底端为面热源，则
D
点的热流密度
q
r2
为式
(5)
：其中
Q
为摩擦表面产热功率，
R
...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙国芹，仇雷，王宏浩，张泽鑫，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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