塑性材料的迁移

2024-07-01

塑性材料的迁移(共3篇)

塑性材料的迁移 篇1

在搅拌摩擦焊接过程中,焊缝塑性材料迁移不足,则容易导致焊缝表面成型不好、表面有沟槽或在焊缝内部出现孔洞或隧道等缺陷[1]。因此,搅拌头周围塑性材料的迁移行为是影响焊缝成型及接头致密性的关键因素。近年来,国内外一些学者已开始对焊缝塑性材料的迁移进行研究。柯黎明[1]在实验的基础上建立了空腔模型,通过模型和实验相结合,认为在运动的探针后方有一瞬时空腔,前进边和返回边的塑性材料在负压作用下都向后迁移。

赵衍华[2]采用标记嵌入技术,观察不同厚度上,塑性材料在水平面上的迁移情况,认为前进边塑性材料即向前迁移,又向后迁移;返回边塑性材料主要向后迁移。Guerra[3]认为在探针附近,前进边金属塑性变形大,沿带螺纹的探针表面螺旋向下迁移,返回边金属塑性变形小,向后迁移填入探针后方。Schmidt[4]在沿焊缝中心和垂直焊接方向镶入铜箔,通过X射线摄影技术观察焊接过程中铜箔的迁移情况,并估算标示材料的迁移速度,认为标示材料迁移速度最大的地方发生在返回边。张洪武[5]采用有限元方法对焊缝塑性材料的三维迁移行为进行模拟分析,认为塑性材料以剪切迁移形式为主,在搅拌头前方塑性材料向上迁移,在搅拌头后方塑性材料向下迁移。韩晓辉[6]利用FLUENT软件对不同深度的塑性材料在水平面上的迁移进行分析,认为焊缝上部塑性材料偏重于紊流,下部塑性材料侧重于层流。以上作者只对焊缝塑性材料的迁移进行初步的分析,主要集中在塑性材料在焊缝水平面上的迁移,对塑性材料在焊缝厚度方向上的迁移研究较少。

本研究通过采用镶嵌标示材料方法,通过观察焊缝横截面上,标示材料在焊接后的位置,初步探讨焊缝塑性材料在厚度方向上的迁移行为,为揭示焊缝形成过程提供理论依据。

1 实验材料及方法

实验选用厚度分别为1,2mm和8mm的LY12铝合金轧制板材作为基材,用厚度为0.02mm的紫铜箔作为标示材料交叠镶入基材,在由铣床改造的搅拌摩擦焊机和自制的夹具上进行焊接。图1为镶嵌标示材料的示意图,其中图1a为标示材料平行于焊缝表面镶嵌,图中上表面和下表面为2mm厚的LY12铝合金,中间是1mm厚的LY12铝合金和0.02mm的紫铜箔交替叠放,形成铝片和铜箔相间的层状结构,整个叠放层的厚度为8mm左右。图1b为标示材料平行焊接方向镶嵌,探针中心向两侧,分别为0.02mm铜箔和1mm的LY12铝合金交替叠放,叠层宽度为28~30mm,叠层外侧为8mm厚的LY12铝合金,焊接时,用夹具约束叠层材料,保证叠层材料为一个整体。

实验中搅拌头轴肩的直径为24mm,探针为圆柱型、表面加工成左旋螺纹,探针直径8mm、长度为7.5mm,搅拌头旋转速度为750r/min,焊接速度为60mm/min,搅拌头倾斜角2°。焊后沿焊缝横截面切取试样,通过观察标示材料的分布,分析焊缝塑性材料的迁移行为。

2 实验结果与讨论

2.1 焊缝塑性区的形成

在搅拌摩擦焊过程中,当焊接达到稳定阶段时,高速旋转的搅拌头与被焊材料的接触面剧烈摩擦,产生大量的热,在被焊材料中形成了一个以搅拌头为中心的温度场,温度从焊缝中心向四周逐渐降低, 使搅拌头附近的一部分材料达到塑性状态,而远离搅拌头的材料由于温度较底,未达到塑性状态。塑性材料受高速旋转搅拌头的作用,在由轴肩、探针表面、垫板和四周未塑化材料所限定的一定范围内进行复杂迁移,形成焊缝。在焊缝的形成过程中,塑性材料的迁移对焊缝成型有重要影响。由于在焊缝横截面上存在温度梯度,导致不同区域材料迁移形式不同。为了便于描述,建立如图2所示的焊缝横截面塑性区示意图。图中阴影区为焊缝横截面塑性区。

2.2 塑性材料在厚度方向上的迁移

图3为标示材料平行于焊缝表面镶嵌,焊后得到的焊缝横截面形貌,图中AS表示前进边(Advancing Side,简称AS),RS表示返回边(Retreating Side,简称RS),中部的实线与探针中心线重合,为焊缝中心,其两侧与实线平行的虚线为探针的外轮廓线。整个塑性变形区为焊缝外围用两倾斜虚线所包括的区域,由图可见,塑性变形区上宽窄,连续的标示材料在焊缝中心中断,在焊缝上部,一部分标示材料被搅碎,呈弥散分布,在焊缝中下部,有明显的“洋葱”环花样,两侧均有标示材料向焊缝上表面迁移。

根据标示材料的塑性变形的形貌可将焊缝分为5个特征区。其中A,B和C区位于焊缝中心,在横截面

上类似于倾斜的“花瓶”状形貌,A区位于焊缝表层,类似于“花瓶”的瓶口区,塑性材料呈扁平状分布。B区位于焊缝的中下层,类似于“花瓶”的瓶体,瓶体大部分位于返回边一侧,存在明显的“洋葱”环花样,“洋葱”环环心位于返回边一侧。C区位于焊缝中心的中部,类似于“花瓶”的瓶颈区,颈口宽度小于探针直径,偏向前进边一侧,无清晰标示材料可见。D,E区分别为前进边、返回边中弯曲虚线所包围的区域,标示材料发生变形且清晰可见,均向焊缝上表面迁移。在与C区交界处,标示材料向焊缝下方弯曲,有向焊缝底部迁移的趋势。G表示标示材料向上迁移的最大距离,在D,E区内定义为标示材料从未变形处到迁移至最高点的切线之间的距离,H表示标示材料发生变形的宽度,定义为标示材料从开始出现位移的点到焊缝中心的最短距离。

形成上述形貌的原因可能是, A区位于焊缝表层,材料与高速旋转的轴肩端面摩擦,温度迅速升高,达到塑性状态。塑性材料在高速旋转的轴肩作用下随轴肩旋转。由于轴肩端面和焊缝表面形成一封闭空间,轴肩外围有未塑化金属的阻碍,所以塑性材料并未向四周发散迁移,反而由于轴肩端面为一凹面而向焊缝中心迁移,使焊缝中心塑性材料增多,在轴肩内弧面挤压下,塑性材料沿带螺纹的探针表面开始螺旋向下迁移。使A区塑性材料类似于瓶口状,呈扁平状分布。

B区位于焊缝中下层。由图可见,焊缝底部的标示材料向上迁移至焊缝中上层,由于基材不能穿越标示材料向下迁移,说明B区的塑性材料是其他位置的塑性材料以某种形式迁移至此区。通过对焊缝中心塑性材料的受力分析可知,塑性材料在轴肩和左旋螺纹下端面的挤压[7]下,源源不断地沿着带左旋螺纹的探针表面从焊缝上层向焊缝底层迁移。塑性材料迁移至焊缝中下层后,在后续塑性材料的推动下,塑性材料继续向下迁移,受到底部垫板的阻碍,以发射状向四周迁移,然后在外围未塑化金属的阻碍下,开始改变迁移方向向上迁移并向周围挤压,在探针周围形成一个球面,后续塑性材料将沿类似的迁移路径,不断向球内填充挤压球面,使球面逐渐变大。当探针经过横截面后,由于焊缝中心温度高,塑性材料冷却时间长,外围温度低,塑性材料冷却时间短,所以塑性材料冷却后在厚度方向上形成不同直径的同心球面层。因此,在截取焊缝横截面试样时B区有类似“洋葱”环状的同心花纹。

C区位于焊缝中层,类似于瓶颈。颈口在前进边宽度约为3mm,在返回边的最小宽度约为0.5mm,二者之和小于探针直径,这说明瓶颈偏向于前进边,并且探针两侧的塑性材料在探针后方向焊缝中心迁移,返回边向焊缝中心迁移的距离大于前进边。焊前C区标示材料连续,且平行于焊缝底面,焊后材料被搅碎,无清晰标示材料可见。出现这种情况的原因有可能是,高速旋转的探针沿焊缝中心向前运动时,使焊缝中心处的标示材料发生断裂,断裂的标示材料受探针的挤压开始向与焊接方向相同的方向延伸,同时受B区塑性材料的挤压向上延伸,由于探针后方出现一瞬时空腔,使得前进边邻近探针附近的小部分塑性材料受负压作用向探针后方迁移,填充至瞬时空腔;返回边大部分塑性材料在搅拌头顺时钟旋转的带动下向探针后方运动,填充至探针后方的瞬时空腔。同时受轴肩的挤压向下迁移。以上的运动使得C区塑性材料来自多个方向,因此C区无清晰标示材料可见。

D和E区位于焊缝中心两侧,塑性变形区上宽下窄,标示材料的分布清晰可见,且均向焊缝表面迁移,在与C区交界处附近,向焊缝下方弯曲。这说明大部分焊缝底部的塑性材料向焊缝上表面迁移,在与C区交界处附近,塑性材料有向焊缝下方迁移的趋势。

为了进一步描述塑性材料的迁移行为,对D和E区的标示材料变形进行定量测量,图4为焊缝横截面上各层标示材料向焊缝上表面迁移的最大距离变化曲线,横坐标为标示材料距焊缝底面距离,用h表示,纵坐标为标示材料向焊缝上表面迁移的最大距离。由图可见,底层标示材料向上迁移的距离较大,顶层标示材料向上迁移的距离较小,同一标示材料在前进边向上迁移的最大距离小于在返回边向上迁移的最大距离。这种分布表明,D和E区的塑性材料整体向焊缝表面迁移,焊缝底层的塑性材料直接受B区塑性材料的挤压,向焊缝表面迁移的距离较大,上层塑性材料受轴肩的影响,向焊缝表面迁移的距离较小。由于在返回边B区向上挤压的塑性材料多于前进边,所以在距焊缝底面同一高度上,前进边塑性材料向焊缝表面迁移的距离小于返回边。

图5为焊缝横截面上各层标示材料发生变形的宽度,横坐标为标示材料距焊缝底面距离,用h表示,纵坐标为标示材料变形宽度。由图可知,最顶层标示材料发生变形的宽度最大,最底层标示材料发生变形的宽度最小,同一标示材料在前进边发生变形的宽度比返回边小。例如:在距焊缝底面2mm处,标示材料在前进边发生变形的宽度为6.6mm,在返回边发生变形的宽度为9.5mm。出现这种情况可能是在焊缝上层,被焊材料受轴肩的影响,与轴肩接触面积大,摩擦产热大,温度较高,发生塑性变形的材料较多。在焊缝下层,被焊材料主要受探针影响,与探针接触面积小,摩擦产热小,温度较低,发生塑性变形的材料较少。所以从焊缝表面沿厚度方向向下,焊缝塑性变形区宽度逐

渐变小。

2.3 塑性材料在水平方向上的迁移

图6为标示材料平行焊接方向镶嵌,焊后得到的焊缝横截面的形貌,从图中可以看出,标示材料在焊缝中心两侧呈弧型分布,焊缝横截面上A,B和C区形貌与图2中A,B,C区相似,呈倾斜的“花瓶”状形貌。在D和E区,在焊缝上部,标示材料发生弯曲,并向焊缝中心延伸,标示材料之间的距离变宽。出现这种情况的原因可能是,此区域的塑性材料受高速旋转的轴肩影响向焊缝中心迁移,焊缝表面的塑性材料受到轴肩端面的挤压作用,向焊缝下方迁移填充至此区域的层状结构中,使标示材料之间的距离变宽。

在焊缝中部,标示材料向背离焊缝中心迁移,且标示材料之间的距离变窄,如图中箭头F所示,E区标示材料分布比D区标示材料更密。这种分布表明,焊缝中部的层状结构受到拉伸,或者受到挤压使得层状结构中的基材以某种方式迁移出去。

在焊缝底部,标示材料仍向背离焊缝中心迁移,迁移距离小于焊缝中部标示材料迁移距离。这种分布表明,焊缝底部塑性材料向背离焊缝中心迁移,主要受探针端面的挤压,摩擦产热小,温度较低,所以迁移的空间较小。上述观察结果表明,焊缝上部塑性材料向焊缝中心迁移,焊缝中下部塑性材料向背离焊缝中心迁移。

2.4 横截面塑性材料迁移模型的建立

根据以上对焊缝横截面上塑性材料的迁移行为分析讨论,可建立横截面塑性材料迁移模型,如图7所示,整个焊缝塑性变形区上宽下窄,呈梯形分布。图中带箭头的曲线表示塑性材料的迁移路径和方向。当搅拌头高速旋转并沿焊缝中心缓慢前进时,焊缝上层的塑性材料主要受轴肩影响,随轴肩一起旋转,在外围未塑化金属的阻碍下,向焊缝中心迁移,如图中标记1所示;迁移至探针根部后,在轴肩和左旋螺纹下端面的压力下,塑性沿螺纹表面向下做螺旋迁移,如图中标记2所示;迁移至底部受到垫板的阻碍后,开始呈发射状向四周迁移,遇到四周未塑化金属的阻力,开始向上迁移,如图中标记3所示。由以上分析可知,塑性材料在厚度方向上形成一个连续迁移的循环路径。在整个循环路径中,带螺纹的探针类似于水泵一样,不断地将探针根部的塑性材料从焊缝表面汲取至焊缝底层,对塑性材料在厚度方向上的迁移起了主要驱动作用。

3 结论

(1)在焊缝横截面上,探针附近的塑性材料沿带左旋螺纹的探针表面从焊缝表面螺旋迁移至焊缝底部,从四周向焊缝表面迁移,在厚度方向上形成一个连续迁移的循环路径。

(2)在焊缝横截面上,塑性变形的区域并关于焊缝中心不对称,塑性材料在焊缝中心形成类似于倾斜“花瓶”状的形貌。

(3)在焊缝横截面上,从焊缝表面向下,塑性变形区宽度逐渐减小,前进边塑性材料向焊缝表面迁移的距离小于返回边,前进边塑性变形区宽度小于返回边。

参考文献

[1]KE Li-ming,XING Li,and INDACOCHEA J E.Material flowpatterns and cavity model in friction-stir welding of aluminum al-loys[J].Metallurgical and Materials Transactions B,2004,2(35B):153-160.

[2]赵衍华.2014铝合金搅拌摩擦焊接过程塑性金属流变可视化[J].焊接学报,2005,26(6):73-76.

[3]GUERRA M,SCHMIDTA C,MCCLUREA J C.Flow patternsduring friction stir welding[J].Materials Characterization,2003,49(3):95-101.

[4]SCHMIDT H N B,DICKERSON T L,HATTELA J H.Materi-al flow in butt friction stir welds in AA2024-T3[J].Acta Materi-alia,2006,54(2):1199-1209.

[5]张洪武.搅拌摩擦焊接过程中材料的三维流动分析[J].中国机械工程,2006,17(7):719-723.

[6]韩晓辉.铝合金搅拌摩擦焊三维模拟流场水平流动状况分析[J].电焊机,2006,26(3):52-54.

[7]王善林.搅拌头形状对搅拌摩擦焊焊缝金属流动形态的影响[D].南昌:南昌航空工业学院硕士学位论文,2004.

塑性材料的迁移 篇2

亚加载面粘弹塑性模型及其对金属材料的应用

本研究是以亚加载面模型理论为基础,在对历来典型的粘弹塑性模型分析的.基础上,提出了金属材料的时间依赖性-亚加载面模型.它是采用分离型模型的概念,提出考虑金属材料高温务件下时间倚赖性变形特性的蠕变方程结构函教,从而推导出具体的本构方程式.亚加载面模型能合理地表现单调和重复负载的弹塑性变形特性,而且能较好的表现Masing效果.对21/4Cr-1Mo 钢在高温(600摄氏度)下的不同应变速率的实验结果进行数值模拟解析.

作 者:周维 伍先安 作者单位:北京化工大学刊 名:科技信息英文刊名:SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION年,卷(期):“”(12)分类号:G64关键词:亚加载面 标准屈服面 蠕变 粘弹塑性模型 时间依赖性

办理户口迁移所需的证明材料 篇3

公民因各种原因需办理户口迁移手续的,应持居民户口簿、居民身份证及与迁移事由相关的证明:

1.婚迁,持合法的结婚(离婚)证;

2.分(购)、建房迁移,持房卡或住房证明;

3.出国(境)注销户口,持有关部门出具的注销户口通知单;

4.回国(入境)落户,持定居证或劳动人事部门核准的录用证明、护照(回乡证)或有关部门出具的证件收存(收缴)证明,回国后异地落户的,还须持原户口登记机关出具的注销户口的证明;

5.公民入伍注销户口,持入伍通知书;

6.退伍、复员、转业落户,持县市兵役机关,县市以上复员安置办公室发给的登记户口的证明,异地安置的,还须持原户口登记机关出具的注销户口的证明;

7.刑满释放、解除劳教人员落户,持释放证、解除劳教通知书,异地落户的,还须持原户口登记机关出具的注销户口的证明;

8.大中专学生入学户口迁移,持入学通知书;

9.大中专学生分配落户,持派遣证;

10.录用公务员、招收职工迁移户口,持录用(招收)证明及《调动人员情况登记表》;

11.公务员、职工调动、辞退等户口迁移,持调动、辞退证明及《调动人员情况登记表》;

12.收养小孩落户,持收养公证书或《收养证》;

13.解除收养关系迁移户口,持解除收养关系公证书或《解除收养证》;

14.离退休人员户口迁移,持离(退)休证;

15.与职称、职务、学历、荣誉、工龄、年龄等有关的户口迁移,持相应的证(聘)书及工龄、年龄证明;

16.需要凭户口准迁证方可迁移的对象,还须持迁入地县、市公安机关出具的户口准迁证;

17.需要经过上级公安机关批准后方办理的户口迁移,还应提供上级公安机关的批准文件。

购房入户的办理

凡在本市购买房屋者须在所在派出所办理购房入户

1、所需证明材料

(1)申请入户的书面报告;

(2)房屋产权证、他项权证或收件收据;

(3)购房人与入户者关系证明、户籍证明(或户口簿)、以及劳动部门出具的失业证(指非农业户口);

(4)未满18周岁者不得单独立户;

(5)其他相关证明材料。

2、办理程序

购房者申请入户,持以上的有关证明材料到派出所申请,凡被批准购房入户者,到派出所领取《准予迁入证明》后回原户口所在地派出所办理户口迁出手续,再凭《准予迁入证明》(第三联)及《户口迁移证》、身份证到派出所办理入户手续。

夫妻投靠入户的办理

凡五县二区以外符合夫妻投靠来市入户条件的本市居民的配偶,户口在外地且无正式工作的,可申请来市随夫(或妻)入户。

凡申请夫妻投靠必须向配偶户口所在地派出所提出入户申请,填写《入户申请表》,连同有关证明材料交派出所审核手续(属证件的,可以派出所验核后,提供复印件)。

所需证明材料

1.入户申请理由的书面报告;

2.夫妻双方的户口簿、居民身份证、结婚证;

3.市入户一方原籍派出所出具的户籍证明,以及劳动部门出具的待业证(指非农业人口);

办理程序

被批准来市随配偶入户的,由派出所通知申请入户人到派出所领取《准迁证》后回原户口所在地派出所办理户口迁出手续,领取《户口迁移证》,然后再凭《准迁证》第三联、《户口迁移证》、身份证及本市配偶户口簿到派出所办理入户手续。

老人来市投靠子女入户的办理

凡户口在本市五县二区以外的老年人,确实随子女生活居住在本市的,可申请来市随子女入户。

凡老人申请来市投靠子女必须向本市子女户口所在地派出所提出入户申请,填写《入户申请表》,连同有关证明材料交派出所办理审核手续(属证件的,可以派出所验核后,提供复印件)。

所需证明材料

1.入户申请理由的书面报告;

2.申请人的户口簿、居民身份证、离退休人员的离退休证;

3.申请人原籍派出所出具的户籍证明,包括户口性质、子女情况等;

4.本市子女的户口簿、居民身份证。

办理程序

被批准来市入户的,由派出所通知申请人到派出所领取《准迁证》后,回原户口所在地派出所办理户口迁出手续,领取《户口迁移证》,然后再凭《准迁证》第三联、《户口迁移证》、身份证及本市子女户口簿到派出所办理入户手续

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