Study on Mechanical Properties of Needleless Friction Stirred Spot Welding Adhesive Joint Based on Cohesion Model

WANG Yu; WANG Yuanwu; LIU Minjun; LIU Jinfeng; SHAN Hui

doi:10.7512/j.issn.1001-2303.2024.05.11

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Study on Mechanical Properties of Needleless Friction Stirred Spot Welding Adhesive Joint Based on Cohesion Model
Vol. 54, Issue 5, Pages: 78-84(2024)
Received：25 December 2023，

Revised：2024-01-12，

Published：25 May 2024
DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2024.05.11
稿件说明：

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王羽，王元伍，刘民军，等.基于内聚力模型的无针搅拌摩擦点焊-胶接混合连接接头拉剪性能研究［J］.电焊机，2024，54（5）：78-84. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2024.05.11.

WANG Yu, WANG Yuanwu, LIU Minjun, et al.Study on Mechanical Properties of Needleless Friction Stirred Spot Welding Adhesive Joint Based on Cohesion Model[J].Electric Welding Machine, 2024, 54(5): 78-84. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2024.05.11.

摘要

针对铝合金薄板的连接，提出了一种无针搅拌摩擦点焊-胶接混合连接工艺。基于内聚力模型，利用有限元软件ABAQUS模拟无针搅拌摩擦点焊-胶接混合接头的拉剪失效过程，研究了不同焊点排布方式及胶粘剂种类对混合接头力学性能的影响。结果表明，焊点排布方式对混合接头的拉剪载荷没有明显影响，但会影响混合接头内的裂纹扩展行为；使用柔性胶2015混合接头的拉剪峰值载荷和破坏位移均大于脆性胶AV138混合接头。该混合连接工艺为铝合金薄板提供了一种高强度、低变形的连接方案，在汽车轻量化领域具有应用前景。

Abstract

A needle less stir friction spot welding adhesive hybrid connection process is proposed for the connection of aluminum alloy sheets. Based on the cohesive force model

the finite element software ABAQUS was used to simulate the tensile shear fracture process of needle free friction stir welding adhesive hybrid joints

and the effects of different solder joint arrangements and adhesive types on the mechanical properties of the hybrid joints were studied. The results show that the arrangement of solder joints has no significant effect on the tensile and shear loads of the needle free friction stir welding adhesive hybrid joint

but it can affect the crack propagation behavior inside the hybrid joint; The peak tensile shear load of the flexible adhesive 2015 hybrid joint is greater than that of the brittle adhesive AV138 hybrid joint

and the failure displacement is also greater than that of the brittle adhesive AV138 hybrid joint.

关键词

Keywords

references

Cui H ， Xiao G . Fuel-efficiency technology trend assessment for LDVs in China：Hybrids and electrification ［C］// The International Council on Clean Transportation ， 2018 ： 1 - 22 .

王科学，王东波，黄勇，等 . 铝合金材料在汽车轻量化领域应用的研究现状［J］. 铝加工， 2022 ， 269 （ 6 ）： 3 - 6 .

WANG K X ， WANG D P ， HUANG Y ， et al . Research status of application of aluminum alloy materials in the field of automobile lightweight ［J］. Aluminium Fabrication ， 2022 ， 269 （ 6 ）： 3 - 6 .

傅田，李文亚，杨夏炜，等 . 搅拌摩擦点焊技术及其研究现状［J］. 材料工程， 2015 ， 43 （ 04 ）： 102 - 114 .

FU T ， LI W Y ， YANG X W ， et al . State-of-the-art of Friction Stir Spot Welding ［J］. Journal of Materials Engineering ， 2015 ， 43 （ 04 ）： 102 - 114 .

李龙 . 车身单搭接胶接接头静强度性能试验及强度预测方法的研究［D］. 吉林：吉林大学， 2011 .

LI L . Study on the Static Strength Performance Testing and Strength Prediction Methods of Single Lap Joints in Auto Body Adhesive Bonding ［D］. Jinlin ： Jilin University ， 2011 .

郭守武 . 两种不同车用胶接剂的载荷老化特性研究［D］. 吉林：吉林大学， 2017 .

GUO S W . Study on the Load Aging Characteristics of Two Different Automotive Adhesives ［D］. Jilin ： Jilin University ， 2017 .

王登峰，陈宏利，那景新，等 . 单双搭接接头经高温老化后的失效对比［J］. 吉林大学学报（工学版）， 2023 ， 53 （ 02 ）： 346 - 354 .

WANG D F ， CHEN H L ， NA J X ， et al . Failure comparison of single and double lap joints after high temperature aging ［J］. Journal of Jilin University：Engineering and Technology Edition ， 2023 ， 53 （ 02 ）： 346 - 354 .

朱海，于明玉，郭春成，等 . 6061-T6铝合金无针搅拌摩擦焊全焊缝力学性能研究［J］. 塑性工程学报， 2021 ， 28 （ 12 ）： 97 - 102 .

ZHU H ， YU M Y ， GUO C C ， et al . Study on mechanical properties of full weld of 6061-T6 aluminum alloy pinless friction stir welding ［J］. Journal of Plasticity Engineering ， 2021 ， 28 （ 12 ）： 97 - 102 .

蒋若蓉，李文亚，杨夏炜，等 . 薄板AA2024铝合金无针搅拌摩擦焊搭接工艺与接头性能［J］. 焊接学报， 2016 ， 37 （ 04 ）： 98 - 102+133 .

JIANG R R ， LI W Y ， YANG X W ， et al . Pinless friction stir lap welding of AA2024 alloy sheet：joint formability and property ［J］. Transactions of The China Welding Institution ， 2016 ， 37 （ 04 ）： 98 - 102+133 .

杨康，吴振，高双胜，等 . 复合材料层合板单搭胶接力学性能检测技术与分析［J］. 试验力学， 2016 ， 31 （ 05 ）： 664 - 672 .

YANG K ， WU Z ， GAO S S ， et al . On the Mechanical Properties Detection Technology and Analysis of Composite Laminated Plate with Single-Lap Adhesive Bonding ［J］. Journal of Experimental Mechanics ， 2016 ， 31 （ 05 ）： 664 - 672 .

王华锋，王宏雁，陈君毅 . 胶接、胶焊与点焊接头剪切拉伸疲劳行为［J］. 同济大学学报（自然科学版）， 2011 ， 39 （ 03 ）： 421 - 426 .

WANG H F ， WANG H Y ， CHEN J Y . Shear Tension Fatigue Behavior of Bonded Joint，Weldbonded Joint and Spot-welded Joint ［J］. Journal of Tongji University：Natural Science ， 2011 ， 39 （ 03 ）： 421 - 426 .

Ren D ， Liu L ， Li Y . Investigation on overlap joining of AZ61 magnesium alloy： laser welding， adhesive bonding， and laser weld bonding ［J］. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology ， 2012 ， 61 （ 1-4 ）： 195 - 204 .

杨慧 . AZ31/5052异种金属搅拌摩擦胶接点焊工艺及组织和性能研究［D］. 辽宁：大连交通大学， 2013 .

YANG H . Study on the Friction Stir Spot Welding Process， Microstructure， and Properties of Dissimilar Metals AZ31/5052 ［D］. Liaoning ： Dalian Jiaotong University ， 2013

刘骁，许有伟，王希靖 . 基于内聚力模型的6082-T6铝合金无匙孔搅拌摩擦点焊裂纹扩展分析［J］. 兵器材料科学与工程， 2016 ， 39 （ 02 ）： 13 - 16 .

LIU X ， WU Y W ， WANG X J . Crack propagation analysis of 6082-T6 aluminum alloy with non-keyhole friction stir spot welding based on cohesive zone model ［J］. Ordnance Material Science and Engineering ， 2016 ， 39 （ 02 ）： 13 - 16 .

Cavalli M N ， Thouless M D ， Yang Q D . Cohesive-zone modeling of the deformation and fracture of weld-bonded joints ［J］. Fatigue&Fracture of Engineering Materials & Structures ， 2005 ， 28 （ 10 ）： 861 - 874 .

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