铝合金电阻点焊半熔化区的数值模拟研究

半熔化温度区间是铝合金的固有属性.当温度位于固相线与液相线之间时,铝合金处于固液相共存状态,相应物理属性与其处于全固相或全液相相比存在巨大差异.铝合金进行电阻点焊过程中,由于半熔化温度区间的存在,会在熔核的外侧形成较明显的半熔化区,其固液相比例及传热属性随温度剧烈变化.文中基于相图计算技术配合专用材料数据库,得到相应牌号铝合金在半熔化温度区间的固相百分数及材料属性演化数据.建立有限元模型,并实现了力、热、电、磁、流5个物理场间的数据传输,进行耦合场数值模拟.结果 表明,铝合金电阻点焊前期靠接触电阻产热,后期半熔化区及熔化区的体电阻产热使温度上升.随着温度的上升,电流出现了“绕流效应”.熔化后的流场会在电磁力的驱动下形成4个旋转核心,促使熔核沿厚度方向生长,使熔化区温度更加均匀.半熔化区在电阻点焊中起到电阻产热热源及热屏障的作用.在大厚度比异种铝合金点焊过程中,熔核生长至最终形态偏离常规的椭球形.