An integrated model for analysing the effects of ultrasonic vibration on tool torque and thermal processes in friction stir welding
Source abstract
Abstract
An integrated model of ultrasonic vibration enhanced friction stir welding (UVeFSW) is developed by integrating the thermal-fluid model with the ultrasonic field model and tool torque model. The tool torque and the heat generation rate at tool/workpiece contact interfaces are coupled with the interfacial temperature, strain rate and ultrasonic energy density. The model is used in quantitatively analysing the effects of ultrasonic vibration on tool torque and thermal processes in friction stir welding (FSW). The results show that ultrasonic vibration reduces the flow stress, which results in a decreasing of tool torque, interfacial heat generation rate and interfacial temperature. The complicated interaction of ultrasonic energy with the thermal processes in FSW leads to a gentle thermal gradient and an enhanced plastic material flow in UVeFSW. The model is validated by a comparison of the calculated thermal cycles and tool torque at various welding parameters with the experimentally measured ones.
Source: crossref · Quality: baseline
Research context
OpenAlex topics: Advanced Welding Techniques Analysis · Welding Techniques and Residual Stresses · Electronic Packaging and Soldering Technologies
SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.
Affiliations
State Key Lab for Advanced Welding & Joining, Harbin Institute of Technology, Harbin, People's Republic of China
Institute of Materials Joining, Shandong University, Jinan, People's Republic of China
Funding
National Natural Science Foundation of China
References (60)
Show source-provided references
1. 10.1179/174328009X41113610.1179/174328009X411136 ↗
2. 10.1016/j.pmatsci.2008.05.00110.1016/j.pmatsci.2008.05.001 ↗
3. 10.1016/j.mser.2005.07.00110.1016/j.mser.2005.07.001 ↗
4. 10.1007/s11661-006-1076-910.1007/s11661-006-1076-9 ↗
5. 10.1016/j.actamat.2013.01.04510.1016/j.actamat.2013.01.045 ↗
6. 10.1179/1362171812Y.000000008410.1179/1362171812Y.0000000084 ↗
7. 10.1016/j.jmapro.2013.09.00110.1016/j.jmapro.2013.09.001 ↗
8. 10.1179/1362171811Y.000000002310.1179/1362171811Y.0000000023 ↗
9. 10.1179/1362171815Y.000000004810.1179/1362171815Y.0000000048 ↗
10. Kohn G · Weld J · 2002 · 81 · 46
11. 10.1016/j.matdes.2012.12.07810.1016/j.matdes.2012.12.078 ↗
12. 10.1016/j.matdes.2015.12.03910.1016/j.matdes.2015.12.039 ↗
13. 10.1016/j.jmatprotec.2014.07.00510.1016/j.jmatprotec.2014.07.005 ↗
14. 10.1016/j.jmatprotec.2014.03.01210.1016/j.jmatprotec.2014.03.012 ↗
15. 10.1016/j.jmatprotec.2014.12.00210.1016/j.jmatprotec.2014.12.002 ↗
16. 10.1016/j.matdes.2013.08.07110.1016/j.matdes.2013.08.071 ↗
17. 10.1016/j.matdes.2013.04.05710.1016/j.matdes.2013.04.057 ↗
18. 10.1016/j.matdes.2015.12.09410.1016/j.matdes.2015.12.094 ↗
19. 10.1016/0001-6160(59)90114-210.1016/0001-6160(59)90114-2 ↗
20. 10.1016/j.actamat.2012.11.03610.1016/j.actamat.2012.11.036 ↗
21. 10.1016/j.matlet.2010.10.03110.1016/j.matlet.2010.10.031 ↗
22. 10.1016/j.matdes.2012.07.02110.1016/j.matdes.2012.07.021 ↗
23. 10.1016/j.jmapro.2017.02.02710.1016/j.jmapro.2017.02.027 ↗
24. Park K. Development and analysis of ultrasonic assisted friction stir welding process [Doctoral dissertation]. Ann Arbor (MI): The University of Michigan; 2009.
25. 10.1007/s00170-014-5806-710.1007/s00170-014-5806-7 ↗
26. 10.1016/j.acme.2014.06.00510.1016/j.acme.2014.06.005 ↗
27. 10.1179/1362171814Y.000000027510.1179/1362171814Y.0000000275 ↗
28. 10.1179/1362171815Y.000000002110.1179/1362171815Y.0000000021 ↗
29. 10.1016/j.matdes.2015.10.13110.1016/j.matdes.2015.10.131 ↗
30. 10.1016/j.matdes.2016.03.05510.1016/j.matdes.2016.03.055 ↗
31. 10.1016/j.jmatprotec.2015.03.00210.1016/j.jmatprotec.2015.03.002 ↗
32. 10.1016/S0890-6955(03)00022-110.1016/S0890-6955(03)00022-1 ↗
33. 10.1016/j.ijmachtools.2008.02.00110.1016/j.ijmachtools.2008.02.001 ↗
34. 10.1007/s11661-011-0729-510.1007/s11661-011-0729-5 ↗
35. 10.1016/j.matdes.2016.09.00910.1016/j.matdes.2016.09.009 ↗
36. 10.1016/j.matdes.2015.08.01610.1016/j.matdes.2015.08.016 ↗
37. 10.1007/s00170-007-0971-610.1007/s00170-007-0971-6 ↗
38. 10.1016/j.matdes.2013.09.02810.1016/j.matdes.2013.09.028 ↗
39. 10.1016/j.matdes.2016.06.11910.1016/j.matdes.2016.06.119 ↗
40. 10.1016/j.pmatsci.2014.03.00310.1016/j.pmatsci.2014.03.003 ↗
41. 10.1007/s00170-014-5813-810.1007/s00170-014-5813-8 ↗
42. 10.1016/j.scriptamat.2016.03.02310.1016/j.scriptamat.2016.03.023 ↗
43. 10.1016/j.matdes.2016.05.00110.1016/j.matdes.2016.05.001 ↗
44. 10.1007/s40194-015-0238-z10.1007/s40194-015-0238-z ↗
45. 10.1016/j.actamat.2006.09.00910.1016/j.actamat.2006.09.009 ↗
46. 10.1007/s11665-014-1042-410.1007/s11665-014-1042-4 ↗
47. 10.1179/mst.1997.13.3.20310.1179/mst.1997.13.3.203 ↗
48. 10.1179/174329307X19753910.1179/174329307X197539 ↗
49. 10.1016/j.commatsci.2013.01.02110.1016/j.commatsci.2013.01.021 ↗
50. 10.1016/j.commatsci.2013.07.00410.1016/j.commatsci.2013.07.004 ↗
51. 10.1016/j.scriptamat.2010.08.05210.1016/j.scriptamat.2010.08.052 ↗
52. 10.1016/j.ijmachtools.2015.01.00410.1016/j.ijmachtools.2015.01.004 ↗
53. 10.1016/j.jmatprotec.2016.08.02510.1016/j.jmatprotec.2016.08.025 ↗
54. 10.1016/j.matdes.2014.03.04310.1016/j.matdes.2014.03.043 ↗
55. 10.1016/j.cirp.2012.03.02410.1016/j.cirp.2012.03.024 ↗
56. 10.1016/j.jmapro.2016.11.00810.1016/j.jmapro.2016.11.008 ↗
57. 10.1016/j.ijmachtools.2010.09.00510.1016/j.ijmachtools.2010.09.005 ↗
58. 10.1016/j.actamat.2005.02.00710.1016/j.actamat.2005.02.007 ↗
59. 10.1016/j.actamat.2014.04.02110.1016/j.actamat.2014.04.021 ↗
60. 10.1016/j.actamat.2015.03.05410.1016/j.actamat.2015.03.054 ↗