惯性摩擦焊接作为一种先进的加工技术凭借其优质、精密、高效、节能的工艺特点正逐渐引起人们的重视。尤其是在高推重比飞机发动机整体涡轮转子部件制造领域,惯性摩擦焊接已经成为一种无可替代的加工手段。 论文中对GH4169高温合金的热物理性能,特别是摩擦学性能作了较为深入的讨论。给出了比较符合实际情况的GH4169高温合金惯性摩擦焊接过程中的摩擦系数随压力、温度、摩擦线速度的变化规律。鉴于目前各种文献、手册中,高温热物性参数的缺乏,研究中利用大型工程计算软件MATLAB,采用三次外推法计算得到模拟所需的超过1000℃的高温热物性参数。 本课题研究采用热力耦合有限元方法,建立了三维弹塑性有限元大变形计算模型,综合考虑了材料惯性摩擦焊接过程中的几何非线性、材料非线性和摩擦系数的变化。利用我校最新引进的ANSYS8.0/Multiphysical并行版和大型高性能分布式并行计算机等先进技术手段,直接从焊接材料的性能参数(E、σ、λ、ρ、C)及摩擦焊接过程中的焊接规范参数(轴向压力、初转速),得到有限元分析结果。 利用有限元模拟结果,结合对摩擦焊接工艺的研究,对不同时刻的焊接工件的温度场、应力场和应变场进行了综合分析,得到了惯摩擦焊接过程中三种物理场的一些基本变化规律和它们之间的交互作用,初步建立了模拟结果与某些焊接缺陷之间的联系,提出了焊接工艺优化建议。