搅拌摩擦焊构架强度与疲劳分析

为避免搅拌摩擦焊构架在焊接过程中因强度不足而发生损坏,进而影响焊接效果,对搅拌摩擦焊构架进行了强度与疲劳分析。根据搅拌摩擦焊构架在实际情况下的载荷,基于有限元分析方法,应用HyperMesh软件进行网格划分,并应用ABAQUS软件确认应力集中区域,对静强度和疲劳强度进行仿真计算。结果表明:所研究的搅拌摩擦焊构架,其静强度和疲劳强度满足设计要求,为后续结构优化提供了依据。     

搅拌摩擦焊的研究进展与应用

搅拌摩擦焊是利用一种特殊形式的搅拌头边旋转边前进,通过搅拌头与工件的摩擦产生热量,摩擦热使该部位金属处于热塑性状态,并在搅拌头的压力作用下从其前端向后部塑性流动,从而使待焊件压焊为一个整体。本文简要地介绍了搅拌摩擦焊的原理及其优缺点,重点介绍了搅拌摩擦焊在无损检测、有限元分析、极限条件、界面复合物、疲劳等方面的最新研究进展以及搅拌摩擦焊在航空航天领域、造船业、陆路交通工业中的应用现状,并展望了搅拌摩擦焊的研究前景。     

立式搅拌摩擦焊动静压电主轴的结构设计及有限元分析

对搅拌摩擦焊技术发展进行了简要介绍,分析了搅拌摩擦焊中工艺影响因素,结合目前电主轴的发展趋势——动静压电主轴,在铝合金搅拌摩擦焊电主轴单元关键技术研究的基础上,确定电主轴的工艺参数,设计研发一种新型的立式搅拌摩擦焊动静压电主轴,具有自动调节负荷的功能,并对主轴的结构设计、油腔结构和运行状态进行详细的介绍,并利用Solid Works Simulation对转子轴静态受力进行模态分析,经初步检测符合设计要求。较好地解决了搅拌摩擦焊主轴适用材料窄、滚动轴承寿命短、转轴承载负荷过大和主轴可靠性差等问题。     

搅拌摩擦焊中材料流动行为数值模拟的研究进展

搅拌摩擦焊是一种革命性的焊接技术。相比于熔化焊,搅拌摩擦焊在铝合金、镁合金等材料的焊接方面具有明显的优势。而搅拌摩擦焊过程中材料在熔化温度以下经历剧烈的塑性流动,这与传统焊接过程有着明显不同,因此非常有必要对搅拌摩擦焊过程中的材料流动行为进行研究。由于试验方法本身在空间与时间上的局限性,数值模拟成为研究搅拌摩擦焊过程中的材料流动行为的重要方法。分析搅拌摩擦焊过程中的物理过程,从数值方法、热源模型、边界摩擦模型、材料本构模型这四个方面介绍搅拌摩擦焊中材料流动行为的数值模拟的最新研究进展及相关应用。对当前搅拌摩擦焊材料流动模拟中存在的不足进行分析,提出未来研究中应关注的研究方向。     

搅拌摩擦焊焊缝快速检测系统研究

搅拌摩擦焊是一种新型的固相连接方法。在环缝焊接不同坡口时,要尽可能消除破口各处的间隙和阶差。因此在焊前需要对装配质量进行检验,以便对坡口不合格处进行调整。基于Lab VIEW软件,开发了一套搅拌摩擦焊焊缝坡口间隙快速检测系统。实验表明系统具有很好的检测效果。     

搅拌摩擦焊的温度分析

在介绍一种新型固相连接技术-搅拌摩擦焊技术的基础上，重点分析了搅拌摩擦焊的工艺规范对温度的影响。搅拌摩擦焊的搅拌工艺规范对焊接不同区域的温度有较大的影响。     

搅拌摩擦焊技术应用现状和发展趋势

文章对搅拌摩擦焊技术概况和技术特点进行了简要介绍,对搅拌摩擦焊技术在国内外的应用现状进行了分析,并预测了搅拌摩擦焊技术的发展趋势。文章认为,铝合金等轻金属连接是搅拌摩擦焊技术的主要应用领域。同时,在搅拌摩擦焊技术的基础上进行新技术（如表面改性、材料制备和搅拌摩擦点焊等）的开发,是该技术的一个很重要的发展趋势。     

轨道车辆铝合金地板搅拌摩擦焊残余状态分析

搅拌摩擦焊作为一种先进的固相焊接技术,以其针对铝合金材料焊接效率高、焊后缺陷小、环境污染小等优点被逐渐地广泛应用。但是目前缺乏搅拌摩擦焊焊接中力学过程的研究,也鲜有力学过程对于焊缝残余状态影响的资料,不利于搅拌摩擦焊的推广应用。因此,本文以某型地铁车辆铝合金地板的焊接为研究对象,对搅拌摩擦焊工作原理及焊缝残余状态规律进行了分析,总结了摩擦焊接过程中的力学规律与导致焊缝残余应力不对称分布的原因。     

一种回抽复合式搅拌摩擦焊动静压电主轴的结构设计

对搅拌摩擦焊技术和动静压电主轴技术进行了简要介绍,结合目前搅拌摩擦焊实际焊接过程中存在的不足及今后的发展趋势,设计研发一种新型的回抽复合式搅拌摩擦焊动静压电主轴,采用动静压液体轴承、联轴器和直线轴承,主轴具有回抽功能,通过分离式搅拌头的使用,较好地解决了搅拌摩擦焊接结束后工件存在的"匙孔"的问题,提高主轴的承载能力、精度,能够长时间持续摩擦搅拌焊接,同时搅拌头更换便捷,经国家检测机构鉴定,达到设计标准。     

搅拌摩擦焊产热机制的研究

通过研究搅拌摩擦焊产热的机制,建立摩擦产热的计算模型,对进一步理解FSW机理、优化焊接参数、获得高质量的接头具有重要作用。本文介绍了一种基于搅拌头与焊件间不同接触行为条件而建立的搅拌摩擦焊产热分析计算模型。     

先进的搅拌摩擦焊技术

搅拌摩擦焊(FSW)是英国焊接研究所20世纪90年代初发明并拥有专利权的一种固相塑性连接技术。目前,国内外研究较多的是各种铝及铝合金的搅拌摩擦焊。(1)搅拌摩擦焊原理及特点与常规摩擦焊一样,搅拌摩擦焊也是利用摩擦热作为焊接热源。不同之处在于,搅拌摩擦焊的焊接过程是由一个带有探针和轴肩的特殊形式的搅拌头来完成的,如附图所示。先将探针插入被焊接板     

搅拌摩擦焊焊接温度数值模型及其影响因素

通过对搅拌摩擦焊过程进入稳定状态后摩擦产热与散热机制的分析,建立了搅拌摩擦焊焊接温度的数值模型。由数值模型可知,影响焊接温度的各种因素包括被焊材料和搅拌工具材料的物理性质、两者之间的摩擦因数、搅拌工具的尺寸、焊接参数、被焊材料表面受到的轴向压力和侧面受到的进给压力等,有些因素之间还互相影响,关系复杂。其中,搅拌工具的旋转速度、搅拌工具与被焊材料之间的摩擦因数、被焊材料表面受到的轴向压力及侧面受到的进给压力是主要因素。以聚氯乙稀板材搅拌摩擦焊为例,验证了在适当的取值范围内焊接温度数学模型的理论计算值与实测值基本吻合。     

材料性能对铝合金搅拌摩擦焊焊缝成形的影响

自搅拌摩擦焊被发明以来,其在航空、航天、船舶、轨道交通、汽车和电力电子等各个领域得到了广泛应用。特别是近年来,汽车行业发展迅速,为满足车身轻量化的需求,搅拌摩擦焊成为重要的技术手段。本文介绍了搅拌摩擦焊的原理和特点,分析了不同被焊材料、热处理状态及预热温度对搅拌摩擦焊接中的接头和微观组织的影响。     

搅拌摩擦焊——现代制造技术的新星

搅拌摩擦焊是一种固态的焊接方法。搅拌摩擦焊技术与传统熔化焊相比,是一种清洁加工制造技术。本文主要从搅拌摩擦焊的基本原理、优点、国内外研究现状及发展趋势等方面,对该技术进行了阐述。     

搅拌摩擦焊工业机器人结构性能分析及实现研究北大核心

国外工业机器人搅拌摩擦焊已经应用阶段,国内还处于研究阶段。将负重能力为210 kg的ER210-C40机器人改造为搅拌摩擦焊机器人,利用有限元方法对其进行结构性能分析,在实际载荷条件下,机器人结构强度不能满足条件要求,所以必须采用其他方法以实现工业机器人搅拌摩擦焊。但用两台工业机器人同时加载的方法来实现生产线上的搅拌摩擦焊存在诸多不能解决的问题,因此必须采用负载能力更强的重载机器人来实现。     

SIMOTION D435在搅拌摩擦焊接机中的应用

针对目前我国搅拌摩擦焊设备的自主研发水平不高,大部分只能焊接一维直线或者无法恒压力控制的问题,设计了一套既能焊接二维曲线又可恒压力控制的搅拌摩擦焊设备.通过对搅拌摩擦焊接的焊接原理和控制要素的分析,在综合比较了各种控制方案后,选用了以SIMOTION D435为核心的控制方案;在对所需功能进行分析的基础上,控制程序采用模块式的编程方法,综合运用LAD语言和MCC语言,实现了搅拌摩擦焊接时的二维轨迹插补和压力PID控制,并对压力的控制精度和进给轴的定位精度进行了实验分析.研究结果表明,该系统运行稳定,压力控制精度高,适合于铝合金、镁合金等轻合金的二维平面的搅拌摩擦焊接.     

搅拌摩擦焊过程接触熔化物理模型与分析

利用接触熔化理论建立了搅拌摩擦焊的物理模型,并进行了分析计算,探讨了搅拌摩擦焊焊缝的形成机制。指出搅拌摩擦焊过程中,能量沉积引起搅拌头前方摩擦界面处被焊材料的微结构发生改变,形成粘性类液层。研究结果表明,形成稳定厚度的类液层是实现焊接的必要条件。类液态金属在搅拌头的旋转作用下向后高速喷射,最终在搅拌头后方沉积形成弧形层状焊缝组织。     

搅拌摩擦焊工业机器人结构性能分析及实现研究

国外工业机器人搅拌摩擦焊已经应用阶段,国内还处于研究阶段。将负重能力为210 kg的ER210-C40机器人改造为搅拌摩擦焊机器人,利用有限元方法对其进行结构性能分析,在实际载荷条件下,机器人结构强度不能满足条件要求,所以必须采用其他方法以实现工业机器人搅拌摩擦焊。但用两台工业机器人同时加载的方法来实现生产线上的搅拌摩擦焊存在诸多不能解决的问题,因此必须采用负载能力更强的重载机器人来实现。     

铝合金车体非刚性支撑搅拌摩擦焊修复设备研制

现有搅拌摩擦焊修复设备多为固定龙门式结构,且需要背部刚性支撑,移动适应性较差。针对铝合金货车车体破损修复问题,提出一种采用搅拌摩擦焊对其进行在线修补作业的方案,设计了一种移动式非刚性支撑搅拌摩擦焊修复设备。为了解决非刚性支撑焊接修复过程中支撑力不足、大变形等问题,设计了旋转伸缩臂、花瓣式砧板等结构,为焊接提供足够的顶锻力,并利用有限元分析对花瓣式砧板结构进行优化设计,改善支撑效果;设计了铣焊半径自动调整结构,用于不同大小尺寸破损的修复焊接。该移动式非刚性支撑搅拌摩擦焊修复设备能够在不拆解车体板材的情况下,修复6 mm厚铝合金车体,现场实际应用表明：采用该非刚性支撑搅拌摩擦焊修复效果良好,焊接表面光滑无飞边,内部无沟槽隧道缺陷,焊缝抗拉性能达到母材的71.6%左右。     

基于ANSYS的超声搅拌摩擦焊系统设计与仿真

针对搅拌摩擦焊技术在厚板焊接时焊缝深层易出现组织疏松等焊接缺陷的问题,提出将超声振动能量导入到搅拌摩擦焊缝区,设计了超声搅拌摩擦焊接装置。利用ANSYS软件的多物理场耦合功能,将结构场与电场进行耦合,建立了整个超声搅拌摩擦焊系统的有限元计算模型并进行了模态分析和谐响应分析。计算结果表明,其共振频率为19.494kHz,与后来实际测量的共振频率19.56kHz接近。在施加1000V的正弦电压时,其振动输出端的最大振动位移发生在频率为20kHz左右,振幅约为72μm,满足设计要求。