变频调速技术在搅拌摩擦焊中的应用研究

叙述了变频调速技术在搅拌摩擦焊中的应用,分析了焊接过程中谐振现象时材料表面成形的影响.通过变频调速技术,采用模糊滞环转矩控制器,实现了搅拌摩擦头的大范围变速和摩擦界面加热功率的控制,从而满足了搅拌摩擦焊的技术要求.     

献给光荣伟大的十周年国庆

中碳钢非等断面工件摩擦焊工艺用摩擦焊焊接45号中碳钢零件,部份代替锻造和减少机械加工余量具有很大的经济价值.采用脉冲摩擦焊和强规范方法(即增加大摩擦压力,缩短摩擦时间),集中热能于工件焊接的表面,可以把圆断面工件焊接在任何形状的工件上,而不受工件厚度的限制。这样给非等断面,如管子和管子、管子和平面、平面和平面(其     

熔化焊和摩擦焊残余应力分布规律分析

为了研究熔化焊和摩擦焊焊接方法残余应力的分布规律,分别对4 mm厚的低合金高强钢采用手工电弧焊和摩擦焊进行焊接实验,焊接后采用盲孔法测量钢板的残余应力,得到了残余应力的分布曲线。再通过有限元仿真模拟出熔化焊和摩擦焊的加热和冷却过程,分析残余应力的分布规律。讨论了转速与焊接速度对残余应力分布的影响机理,进一步提高了搅拌摩擦焊接头性能、质量和可靠性。     

导电摩擦焊的初步研究

在摩擦焊过程中向工件通入电流。形成复合热源。增大了规范参数的调节范围，而且可减小焊接时间，降低主轴功率与扭矩峰值，减少焊接变形．改善接头性能。     

搅拌摩擦焊摩擦功率的计算与检测

针对搅拌摩擦焊接过程的摩擦加热功率的计算和检测，通过一定的简化，在试验的基础上，运用试验和拟合的方法得到了轻负载功率与转速的关系曲线，并将其关系置于MCGS(监视与控制通用系统)软件中，根据搅拌摩擦焊接过程的能量传递关系，将可检测的实时轻、重负载功率引入计算过程，得到了主电机输入功率与焊机输出扭矩的直接关系。同时，采用MCGS监控软件实现了搅拌摩擦焊接过程功率、扭矩、转速等参数的实时检测及计算，使得搅拌摩擦焊接过程的功率检测及计算同步进行。     

Ti6Al4V钛合金背部加热辅助搅拌摩擦焊的温度场研究

以Ti6Al4V钛合金为研究对象,基于有限元软件Abaqus,建立了搅拌摩擦焊接过程的有限元分析模型,研究了传统搅拌摩擦焊及背部加热搅拌摩擦焊的焊接温度场。结果表明,采用合理的焊接工艺参数可使传统搅拌摩擦焊与背部加热搅拌摩擦焊的温度峰值接近,且温度峰值出现在搅拌头的后方。相比于传统搅拌摩擦焊,背部加搅拌摩擦焊过程中搅拌头前部的高温区域更大且温度梯度较小,有利于降低搅拌头的磨损。     

焊接机器人在蒸汽发生器密封焊应用中的风险识别与质量控制

概述了焊接机器人首次应用于核电厂蒸汽发生器管子-管板密封焊工艺过程中的风险识别及质量控制方案。通过对蒸汽发生器封口焊机器人自动焊技术进行跟踪研究,分析机器人定位精度、焊接参数及管口清洁控制等因素对密封焊质量产生的影响,识别出机器人施焊过程中的主要风险因素。针对风险因素制订出蒸汽发生器管子-管板机器人自动焊接的风险预防和质量控制措施,并有效落实,形成蒸汽发生器封口焊机器人自动焊基础及有效的质量控制方案,从而使新技术首次应用带来的质量风险得以控制,在焊接生产效率提升的同时,提高密封焊缝质量。     

摩擦焊接工艺参数的测量

摩擦焊接是一种先进的、高效率的非熔加压焊接方法。它与一般压力焊不同的是,热源来自工作的相对转动。高速相对转动的两个焊件,其界面被加热的金属产生周向的塑性流动,同时受轴向顶镦加压的复合作用,对界面氧化物的击碎和挤出特别有利。因此,摩擦焊在合理的规范下可以获得良好的焊接接头。摩擦焊接的加热是藉在轴向压力作用下     

石油钻杆摩擦焊的质量控制

摩擦焊的规范控制石油钻杆管体材料为40Mn,工具头材料为35CrMo,焊接断面外径141毫米,内径100毫米。石油钻杆摩擦焊接的特点是: ①钻杆的焊接断面大,当摩擦线速度和摩擦压力一定时,断面积越大,峰值和稳定值功率越高,要求电机功率也越大。②钻杆直径大、壁厚,焊接表面不易全面接触,特别是在初始摩擦阶段,由于焊接表面的弹性接触,摩擦压力分布不均等原因,使焊接表面由开始接触摩擦到功率开始稳定和接头产生显著摩擦变形量这一段时间较长。③钻杆管体与工具头材料的碳当量较高,焊缝容易淬硬,所以要求接头温度分布要宽,使接头焊后冷却缓慢,防止淬硬。     

激光辅助搅拌摩擦焊

激光辅助搅拌摩擦焊(LAFSW)是一种新型的搅拌摩擦焊技术。原搅拌摩擦焊(FSW)的焊接热量由工件和搅拌头之间摩擦产生,该过程需要相对较大的动力,因此,便用搅拌摩擦焊技术的设备都是体积庞大,价格昂贵的。而LAFSW在搅拌头搅拌时利用激光能量加热工件,且激光可加热无传导性的材料如塑料、陶瓷等,因而,LAFSW可获得较低的搅拌头磨损、较高的焊接速度、较广的应用范围,采用LAFSW技术的设备体积小、价格低。激光辅助搅拌摩擦焊     

搅拌摩擦焊前导点温度控制研究

现有搅拌摩擦焊多为开环控制系统,对焊接温度的控制不能满足工艺要求。选用5083铝合金进行焊接温度实验,利用遗传BP神经网络算法建立搅拌摩擦焊前导点温度模型。在模型基础上,在外部闭环中使用模糊控制器调节搅拌头转速,在内部闭环中使用预测控制器解决温度延迟问题,构建双闭环的搅拌摩擦焊温度控制系统。结果表明,搅拌摩擦焊温度控制系统可有效追踪目标温度,将焊接温度控制在理想区间,且具有高效率的转速调节,不易造成机械损伤。     

搅拌摩擦焊中外标准分析及国家标准解读

搅拌摩擦焊无需焊接填充材料,热输入及焊接变形小,接头力学性能良好,在航空航天、船舶、汽车、轨道交通及电子等行业制造领域具有重要地位。在铝合金搅拌摩擦焊技术领域,引进和转化国际先进标准,制定我国国家标准,使得实际生产过程和管理过程更加具体、更加规范、更具可操作性,具有重要的实际意义。本研究从标准适用范围、搅拌摩擦焊工艺规范、铝合金搅拌摩擦焊质量与检测要求等方面对中外标准进行分析,解读国家标准,对实际焊接生产具有重要的指导意义。     

φ32毫米钢管对接摩擦焊机

摩擦焊是一种热压焊接方法,具有质量稳定、生产效率高(2秒钟焊一个焊头)、操作简便、耗电少和成本低等优点。国内锅炉行业将这种焊接方法应用于管子焊接。我厂在学习兄弟厂经验基础上,设计和制造了一台摩擦焊机,井在控制方法和设备构造上做了一些改进,从而改善了焊口的错位现象,稳定了焊接质量。摩擦焊机主要由左右夹头、进给顶锻机构、旋转机构、液压系统、气路系统及电气控制系统等组成。     

TC4线性摩擦焊过程的功率曲线研究

用自制的XMH-160型线性摩擦焊机进行TC4钛合金线性摩擦焊工艺试验,检测了焊接过程摩擦功率及界面温度的变化曲线,结合焊接过程界面剪切强度的变化曲线,论述了摩擦功率曲线的变化规律,并探讨了TC4线性摩擦焊焊接接头的形成机理.     

管子的径向摩擦焊

<正> 七十年代以来,国外一些焊接技术先进的国家都在研究用于海上和陆地管子的径向摩擦焊。这种焊接工艺是在已广泛应用的普通摩擦焊的工艺基础上发展而来的,其基本原理是在两根被焊管子的对接     

压力闭环控制系统在搅拌摩擦焊接设备中的设计

从搅拌摩擦焊原理可以看出轴向压力是直接影响焊缝成形质量的主要因素之一。目前搅拌摩擦焊在焊接中轴向压力采用人工干预的方法使得整个过程处于开环位移控制的状态,对整个过程缺乏有效的在线压力监控。一旦焊接质量出现问题,就需要重新进行焊接或进行返修焊,不仅耗费大量的人力、物力、财力,更重要的是这一过程严重影响了整个焊接生产的进程,大大降低了生产效率。采用一种基于电机的扭矩与位移的转换公式来实现搅拌头轴向力的闭环控制,并通过西门子840D数控系统中的同步指令控制得以实现。该方法简单、实用,对搅拌摩擦焊焊接质量的提高具有良好的借鉴。     

TC4钛合金摩擦焊接头的力学性能及显微组织

对钛合金TC4（Ti-6Al-4V）摩擦焊接性能进行了较详细的试验分析。结合摩擦焊接参数的优化选择,叙述了该合金摩擦焊接过程的特点,讨论分析了其焊接接头的力学性能及焊合区的显微组织结构。试验结果表明,该合金具有良好的摩擦焊接性,在无特殊保护措施的条件下,优化工艺,可获得良好的焊接接头。由于TC4钛合金导热系数小,热塑性高,容易氧化,摩擦焊亦选用较小的规范参数。焊合区硬度略低于母材,拉伸度样断于母材,拉伸、冲击断口均表现出明显的韧性断裂特性。力学性能数据表明,用优化的规范参数,TC4钛合金可获得等强、等韧甚至超强、超韧于母材的摩擦焊接接头。TC4钛合金摩擦焊接接头焊合区组织为细密的网蓝状组织,焊合区与母材过渡区为双态组织。     

铝合金搅拌摩擦焊电主轴冷却系统的设计与仿真

铝合金搅拌摩擦焊电主轴作为铝合金搅拌摩擦焊机床的核心部件,其热态稳定性影响着机床的高质量的焊接。为有效预测并控制铝合金搅拌摩擦焊电主轴运转过程中的热态性能及其对铝合金搅拌摩擦焊主轴焊接质量的影响,建立铝合金搅拌摩擦焊电主轴水路的热态分析有限元模型,分析热稳定状态下铝合金搅拌摩擦焊电主轴水路的温度场分布以及冷却系统对铝合金搅拌摩擦焊电主轴温升的影响,分析结果表明,提高铝合金搅拌摩擦焊电主轴现有冷却系统的冷却效率可有效控制主轴电机和内置轴承的温升;同时,仿真分析冷却水路对铝合金搅拌摩擦焊电主轴温升的影响,揭示铝合金搅拌摩擦焊电主轴温度场分布的非线性特征。进行合理的轴承配置、选择合适冷却水道尺寸以及增加冷却水流量均可有效改善电主轴热态性能。     

新型摩擦焊机变频调速系统设计与应用

摩擦焊具有焊接接头强度高、焊接效率高、质量稳定、一致性好、可实现异种材料之间焊接的优点。焊接件变频驱动控制是摩擦焊接机关键技术之一,其调速性能直接影响着焊接性能和效率。从摩擦焊基本工作原理出发,针对某电解铝用专用焊接机的特定工艺要求,开发一种以西门子S120高性能变频器、S7-400型可编程逻辑控制器为核心的新型摩擦焊机控制系统。设备现场运行结果表明:该方案完全满足新型摩擦焊接机的技术要求,性能良好,运行可靠。     

基于焊接力开环及闭环模式交互作用的摩擦焊接技术研究

基于焊接力开环模式及闭环模式交互控制方式,研制摩擦焊机轴向加载液压系统,实现对焊接辅助过程、三级摩擦焊接过程中轴向焊接力的控制。从辅助过程到自动焊接过程,轴向力的变化经历了七个阶段:在辅助过程中,开环模式控制下的轴向力对摩擦焊接缩短量及工件焊后尺寸精度无明显影响;在三级摩擦焊接过程中,闭环模式控制下的轴向焊接力的控制精度、稳定性对摩擦焊接轴向缩短量及工件焊后尺寸精度具有直接和间接的影响。基于焊接力开环模式及闭环模式交互控制方式研制的轴向摩擦焊机,可实现材料为40Mn2、型号为XDZ190支重轮摩擦焊,焊接接头成形良好,工件的摩擦焊接缩短量精度控制在0～0.5 mm以内。