摩擦焊工艺参数对焊接接头性能影响的正交分析

采用正交试验设计的方法得出,摩擦焊工艺参数中对接头抗拉强度的影响的顺序是摩擦压力、顶锻压力、摩擦时间.为在生产实际中制定摩擦焊接工艺规范提供了重要的参考依据.     

摩擦焊接及其工艺发展

摩擦焊是一种先进的制造工艺,在各行各业中有着广泛的应用,文章介绍了摩擦焊接的特点、分类、常见缺陷及最新工艺的发展。     

摩擦叠焊工艺中声发射技术的应用前景

分析了利用声发射技术,实现对摩擦叠焊工艺动态监测的可行性,在对金属材料的金相组织特性以及动态摩擦研究的基础上,将声发射技术用于摩擦叠焊焊接工艺监测。在摩擦叠焊焊接过程中,进行声发射特征信号的特征参数提取,以表述焊接工艺的相应摩擦状态,从而实现对摩擦叠焊成形机理的研究。利用声发射技术监测焊接过程的平稳性,以保证焊接质量;另外,介绍了声发射技术应用于摩擦叠焊工艺优化中体现出的优势,现阶段存在的难点及未来的主要发展方向。     

摩擦焊接及共工艺发展

摩擦焊是一种先进的制造工艺，在各行各业中有着广泛的应用，文章介绍了摩擦焊接的特点、分类、常见缺陷及最新工艺的发展。     

聚四氟乙烯基固体润滑剂结晶度、冷却工艺及摩擦性能相关性研究

采用X-射线衍射仪对3种冷却工艺下的纯聚四氟乙烯结晶度进行了表征，对3种冷却工艺条件下的纯聚四氟乙烯及固体润滑剂试样进行了摩擦磨损试验，分析了聚四氟乙烯结晶度、冷却工艺与摩擦性能的关系。试验结果表明：纯聚四氟乙烯空气冷却工艺条件下的结晶度相对较大，随炉冷却时相对较小，水冷却时居中；纯PTFE随炉冷却样品的摩擦因数最大，水冷与空气冷却的摩擦因数相近；磨损量则空气冷却时较大，随炉冷却与水冷却相近；在聚四氟乙烯树脂中加入各种助剂的固体润滑剂的摩擦磨损试验结果与纯聚四氟乙烯的试验结果相近。     

磨削加工表面的摩擦性能分析

研究了磨削加工模具材料表面的摩擦性能,选用钢材20、45、40Cr等材料作为试件,采用摩擦磨损实验机测试磨削表面的摩擦性能。探讨了不同磨削加工工艺参数、试件材料、摩擦副相对速度、接触载荷、润滑等条件下磨削模具材料表面的摩擦特性。实验结果表明,选择合理的材料、磨削工艺参数等可以获得较为理想的摩擦表面。     

搅拌摩擦焊接工艺过程的建模及热力耦合分析

搅拌摩擦加工技术是近些年发展起来的一种金属材料新型加工处理技术。搅拌摩擦焊接是一个复杂的温度场、流动场和力场相互耦合的、非线性的物理过程。基于FSW工艺过程热源的热力耦合模型,建立了搅拌摩擦焊接工艺过程可靠性模型,并分析了各工艺参数对工艺过程仿真分析的影响,提出了铝合金搅拌摩擦焊接工艺过程的建模及热力耦合分析方法,为进一步优化FSW焊接的工艺参数提供了理论参考。     

摩擦叠焊状态监测新方法

摩擦叠焊是一种新型连接技术,其成形机理的研究关系到连接接头的质量。对摩擦叠焊过程中的摩擦状态进行监测可以为其成形机理的研究提供诸多信息,而将声发射技术应用于摩擦叠焊的状态监测是一种新型并且有效的方法。在摩擦叠焊工艺中金属材料发生塑性变形、晶格重组等现象,这些都是有效的声发射源,建立信号源与对应时间摩擦状态的关系可以有效地配置焊接工艺参数,因此目前研究的主要内容是分析声发射源信号特征参数与摩擦状态的关系。     

搅拌摩擦焊接技术研究进展

介绍了搅拌摩擦焊接技术的焊接工艺、焊接机理、焊接数值模拟及难点,提出应从复合搅拌摩擦焊接技术工艺和搅拌头的再设计等途径解决搅拌摩擦焊接高熔点合金与黑色金属的技术问题。     

三角形摩擦块粉末压制模拟分析

三角形摩擦块在压制过程中出现裂纹、掉角等缺陷,严重影响压坯的使用性能。采用MSCMarc软件对三角形铜基粉末冶金摩擦块的压制过程进行有限元模拟分析,研究压制方式、摩擦因数、保压时间等参数对摩擦块的应力及相对密度分布的影响。结果表明：与单向压制方式相比,双向压制制备的粉末压坯相对密度较大,密度均匀性好;摩擦因数对摩擦块相对密度和等效应力分布的影响较大,摩擦因数越小,摩擦块密度均匀性越好,等效应力越小且分布越均匀,而保压时间对摩擦块相对密度和等效应力分布的影响较小。对原压制工艺进行改进,提出较为经济实用的压制工艺方案。     

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。     

焊接工艺参数对FGH96合金惯性摩擦焊过程材料塑性流动行为的影响

采用数值模拟方法对FGH96合金惯性摩擦焊过程进行分析,获得温度、轴向缩短量、材料流动与飞边四者之间的关系,着重研究初始转速与轴向压力等焊接工艺参数对材料塑性流动行为的影响规律。研究结果表明:在惯性摩擦焊初始阶段,材料温度与流动速度较低,无飞边产生;随着焊接过程的进行,材料的温度与流动速度呈现先升高后降低的规律;在焊接过程进入稳态后,摩擦面中心区域的材料主要沿试件的旋转方向流动,而摩擦面上两边界附近的材料向面外流动并形成飞边,飞边尺寸与弯曲程度随焊接时间的增加而增加。同时,随到摩擦面距离的增加,材料的流动速度逐渐降低且材料沿轴向流动的速度分量增大。结合FGH96合金惯性摩擦焊轴向缩短量的数值模拟结果,解释了从提高材料流动速度的幅度上看增加轴向压力优于初始转速的原因。     

焊接工艺参数对5383铝合金搅拌摩擦焊接头耐腐蚀性的影响

在制备不同焊接工艺条件下的5383铝合金搅拌摩擦焊接头的基础上,利用扫描电镜与能谱分析方法研究搅拌摩擦焊接头典型区域的宏观形貌特征与显微形貌特征,得到焊接速度、搅拌头转速及搅拌头压力等焊接工艺参数对接头耐腐蚀性的影响规律,结果表明:在特定的焊接工艺条件下,焊缝区域会产生S线。S线是接头腐蚀最严重的区域,其原因是由Mg元素偏聚、大量微孔的聚集与锰铁化合物的形成等三方面因素造成的;除S线及其附近区域外的焊缝其他区域的耐腐蚀性优于母材。同时,分析三种因素导致焊接接头耐腐蚀性降低的原理,阐述不同焊接工艺参数对5383铝合金搅拌摩擦时接头中S线形成的影响,提出利用减少焊接速度、增加搅拌头转速与提高搅拌头压力的方法来改善5383铝合金搅拌摩擦焊接头的耐腐蚀性。     

铝合金搅拌摩擦焊焊接过程缺陷分析

搅拌摩擦焊虽然能够避免熔焊过程中产生的缺陷,但若工艺参数选择不当,也会引入新的缺陷,包括隧道型、孔洞和沟槽、飞边、Z线与界线、吻接、摩擦面、背部等缺陷。在大量试验的基础上。总结了国内外搅拌摩擦焊焊接过程中出现过的缺陷种类,分析了缺陷产生的原因及其危害,提出了避免缺陷产生的方法,对生产实践具有一定指导作用。但是关于搅拌摩擦焊焊接过程中缺陷的形成机理还有待更深入的研究。     

汽车车架焊接及质量控制

大部分皮卡为非承载式车身,非承载式车身的车架被用作汽车各总成(包括发动机、传动系统、悬架、转向、驾驶室、货箱和有关操纵机构)的安装基体。为了保证车架的焊接质量,提出车架的焊接方法、工艺参数、焊接变形及质量控制方法。其中车架多采用CO2保护焊,然而焊接变形在很大程度上影响车架精度,因此,车架质量控制是一个极为重要的目标。     

一种塑制汽车离合器泵的旋转摩擦焊接工艺参数的设计方法

针对一种塑制汽车离合器总泵的上下泵体在旋转摩擦焊接工艺中焊接参数难以确定的问题,提出了一种基于旋转摩擦焊接温度的焊接参数设计方法。通过二次正交回归试验设计,采用响应曲面法,建立了由主轴主轴转速、熔接压力和旋转圈数3个焊接参数在旋转焊接时摩擦面温度的预测模型;运用差示扫描量热法获得离合器泵体材料的熔点;在分析摩擦面温度与3个焊接工艺参数的二阶响应曲面图的基础上,结合摩擦面温度的预测模型,建立了焊接参数的关联耦合模型;依据该模型即可设计合理的焊接工艺参数。通过对焊接件焊接强度的评价,验证了焊接参数设计方法的合理性。离合器泵焊接量产的合格率达95%以上,证明了该焊接参数设计方法的可行性。     

计算机闭环控制系统在摩擦焊接中的应用

根据摩擦焊接过程质量控制需要 ,建立了摩擦焊接过程计算机电液比例闭环控制系统 ,实现了摩擦焊接过程中轴向压力的闭环控制、滑台进给速度的开环比例控制。生产现场数据统计分析表明 ,采用电液比例计算机闭环控制系统后 ,摩擦压力与顶锻压力的平均误差小于 2 % ,变异系数接近于 0 ,摩擦焊接参数的稳定性大大提高 ,有广泛的应用前景     

摩擦焊接过程的热力耦合有限元分析

采用热力耦合有限元分析方法,综合考虑摩擦焊接过程中不同的产热机制、随温度变化的材料性能、飞边形成及摩擦系数随速度、温度、压力的变化规律,直接由焊件材料的性能参数及设定的焊接规范参数(轴向压力与转速随时间的变化曲线)对焊接全过程的焊接参数(摩擦转矩、轴向缩短量及平均温度)、物理参量场(温度场、应力场、变形场)及焊合区金属晶粒尺寸的变化规律进行了数值模拟,得到了焊接过程中摩擦表面上切应力、加热功率、温度及轴向压应力的分布及变化规律,实现了对焊合区金属晶粒尺寸的数值模拟。     

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。