搅拌摩擦焊工具的研究现状

搅拌焊工具技术是搅拌摩擦焊工艺最重要的因素。搅拌焊工具主要由肩部和焊针组成，焊接薄板时，旋转的肩部和工件之间摩擦产生的热量是主要热源，而随着板厚的增加，更多的热量必须靠旋转的焊针和工件摩擦产生。焊接工具的主要作用是保证连接区材料产生足够的塑性变形，并控制焊针周围塑性体的流动，形成优质的焊接接头。     

铝合金搅拌摩擦焊技术研究

论述了搅拌摩擦焊的焊接方法、工艺过程和基本原理；通过大量的工艺参数优化，解决了焊缝中的孔洞问题，使ＬＦ６板材搅拌摩擦焊的焊缝达到与母材等强，ＬＹ１２焊后未经热处理，连接强度接近母材的８０（。由金相分析可以看出，搅拌摩擦焊属于固相连接，焊缝晶粒细小，无气孔、夹杂、裂纹等焊接缺陷。初步应力测试发现，搅拌摩擦焊焊缝比熔焊焊缝的残余应力低。试验研究结果表明，搅拌摩擦焊焊接过程稳定可靠，焊接接头性能良好，具有广泛的应用前景。     

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。     

基于遗传算法的搅拌摩擦焊的搅拌头优化研究

文中针对搅拌摩擦焊，进行了搅拌头的形状选择，建立了搅拌头优化的数学模型和约束条件，提出了基于遗传算法的搅拌头尺寸多目标优化算法，并进行了忧化实例分析，得到了合理的搅拌头尺寸参数。     

厚板铝合金搅拌摩擦焊温度场的检测与分析

在焊缝中埋入热电偶,检测了厚板铝合金搅拌摩擦焊缝不同特征点的温度变化曲线,获得了厚板铝合金搅拌摩擦焊温度分布的规律。检测结果表明:旋转速度ω和焊接速度v的比值(ω/v)越大,特征点峰值温度越高,同一位置前进侧的特征点峰值温度高于后退侧15℃左右。焊缝厚度方向温度曲线在升温过程中,65 s前曲线的斜率基本相同,65 s后上表面的曲线斜率最大。在降温过程中,上表面的降温快于下表面,130 s后上表面温度低于下表面。     

混联搅拌摩擦焊装备施焊能力建模与仿真分析

为研究搅拌摩擦焊装备的施焊能力,选取可焊最大板厚和焊缝精度作为施焊能力评价指标,并对施焊能力进行了建模和仿真分析。以受力分析为基础对最大板厚进行建模,以误差分析为基础对焊缝精度进行建模。利用利用NXUG和Simulink联合仿真对施焊能力的两个指标进行仿真分析。通过仿真发现焊缝轨迹曲率突变会导致驱动力的突变,在轨迹规划中应该避免。     

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。     

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。     

基于有限元技术的搅拌摩擦焊构架模态分析

搅拌摩擦焊构架是搅拌摩擦焊装置的关键功能部件,具有控制搅拌头运动轨迹的功能。为避免搅拌摩擦焊构架在工作中发生共振,基于ABAQUS有限元软件建立搅拌摩擦焊构架的结构离散化模型,并进行模态分析,得出在相应约束条件下的前五阶固有频率与振型。通过分析确认,搅拌摩擦焊构架的一阶固有频率为24.33 Hz,在工作中应避开这一频率。所做分析可以为搅拌摩擦焊构架的优化设计提供理论支持。     

搅拌摩擦焊用测力八角环的模态分析

基于有限元分析理论,利用ANSYS10.0有限元分析软件中的Block Lanczos模块对自行设计的搅拌摩擦焊用测力八角环进行了模态分析.提取了前12阶振动频率和相应振型,分析了各阶振型的特点.总结了测力八角环在结构设计以及运行时应注意的问题,也为后续的动力学分析提供了理论依据.     

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。     

搅拌摩擦焊接中搅拌头的受力分析

采用基于固体力学的有限元方法研究搅拌摩擦焊接过程中,不同过程参数情况下搅拌头的受力情况.研究发现,搅拌摩擦焊接过程中搅拌头上应力的最大值发生在搅拌头前进方向上搅拌头与焊缝中心线接触点的附近,且von Mises应力的最大值随搅拌头平移速度的增加而增加,随搅拌头转速的增加而较小.搅拌头前方的接触压力较大,后方接触压力较小,后退侧的接触压力较前进侧大.搅拌头的不停旋转决定了搅拌头受到交变载荷作用,导致疲劳成为搅拌头破坏的原因之一.焊缝中心线附近的等效塑性应变和结构纹理呈现洋葱状结构.     

不同过程参数对搅拌摩擦焊接中材料流动以及残余应力分布的影响

通过有限元法建立了搅拌摩擦焊接的二维模型,并研究了不同工艺参数下搅拌摩擦焊接过程中材料的流动以及残余应力的分布。在搅拌摩擦焊接过程中,切向流动构成了材料流动的主要形式,并且材料流动最为剧烈的区域发生在后退侧。在材料的切向流动中,材料的流动方向不是单一的,可能会形成漩涡。搅拌头平移速度和转速的增加,都能使材料在后退侧的流动变得更为剧烈,但是在材料流动速度较小的区域,参数的改变对材料流动的影响很小。纵向残余应力的最大值始终发生在热影响区的边界,并且纵向残余应力在靠近焊缝中心线的附近一般为正值,而在靠近焊接构件边界的地方,残余应力则表现为负值。纵向残余应力的最大值随着搅拌头平移速度的增加而有所增加,但是搅拌头转速的变化对纵向残余应力的分布影响不大。     

AZ31镁合金搅拌摩擦焊研究

成功实现了2.5 mm厚薄板镁合金AZ31的搅拌摩擦焊接。试验结果表明,接头外观优美,表面光滑,没有裂纹,背部搅拌熔合充分。微观组织、拉伸、弯曲和显微硬度试验显示镁合金的搅拌摩擦焊可以得到良好力学性能的接头(接头抗拉强度达母材强度的90％左右);显微组织特征显示接头有明显分区,焊缝中心生成等轴、微细的晶粒。     

2014铝合金搅拌摩擦焊接过程数值模拟

将搅拌摩擦焊接过程中材料的流动看作是层流、粘性、非牛顿流体绕过旋转的搅拌头探针,并基于流体力学理论,建立了三维搅拌摩擦焊缝金属塑性流动的数值分析模型。提出了一种联合粘度场、速度场对焊接区域进行划分的方法:搅拌头周围的η0(材料粘度值)内易流动区域对应于焊核,η0外围与η1粘度带之间的区域对应于TMAZ区。三维模拟中材料的垂直方向流动与“标记嵌入技术”流变可视化试验结果吻合较好:靠近探针的区域内,回撤边中下部的材料向上运动,前进边中下部材料向下运动。焊接速度过高,搅拌头轴肩与探针过渡处的易流动区容易发生材料的分离运动,实际焊接中在此处容易产生空洞缺陷。     

FORCE ANALYSIS AND DYNAMIC SIMULATION OF THE PLAIN FLOWDISTRIBUTION PAIR IN A RADIALPISTON HYDRAULIC

ＦＯＲＣＥＡＮＡＬＹＳＩＳＡＮＤＤＹＮＡＭＩＣＳＩＭＵＬＡＴＩＯＮＯＦＴＨＥＰＬＡＩＮＦＬＯＷＤＩＳＴＲＩＢＵＴＩＯＮＰＡＩＲＩＮＡＲＡＤＩＡＬＰＩＳＴＯＮＨＹＤＲＡＵＬＩＣＭＯＴＯＲＬｉＹｕａｎｘｕｎ；ＣｈｅｎＺｈｕｏｒｕ；ＺｈａｎｇＳｈｏｕｌｉ；...     

基于径压胀形确定管材的摩擦因数

摩擦对管材液压成形有极大的影响,管材摩擦因数的确定是一项极其重要的工作。在分析比较现有测试方法的基础上,基于径压胀形原理及其变形规律提出确定管材液压成形胀形区摩擦因数的新模型。该模型以恒定内压力下圆形管材径压胀形成方形断面后,以断面对角线长度差作为确定摩擦因数的测量指标。对比对角线长度差的有限元数值模拟结果及实测结果,以此确定管材液压成形时胀形区的摩擦因数。对低碳钢及不锈钢管的有限元数值模拟分析表明：对角线长度差与摩擦因数及内压力均成指数关系,该长度差对摩擦力很敏感且可方便测量,也可作为针对管材液压成形胀形区润滑剂特性的评定指标。所提出的新模型具有简单、实用等优点。     

PRACTICAL FRICTION MODELS AND FRICTION COMPENSATION IN HIGH-PRECISION ELECTRO-HYDRAULIC SERVO FORCE CONTROL SYSTEMS

Nonlinear friction is the main factor in the electro-hydraulic servo force control system. It causes steady-state and tracking errors that are difficult to eliminate during static and dynamic loading. In recent years, many studies have been done to reduce or eliminate the influence of the friction in the control system. This article discusses an electro-hydraulic servo force control system to complete simulation experiments in the laboratory. According to friction theory, the effect of friction near the zero-velocity point that appeared twice within a cycle during the test would be very obvious, which distorts the waveform and decreases the control accuracy. Due to the special purpose of the electro-hydraulic servo force control system, a practical friction compensation method has been introduced in this article. The friction static friction model, dynamic friction model, and identification methods are discussed in detail. The experimental results show that this practical friction compensation method can significantly reduce the influence of the nonlinear friction and improve control accuracy in the high-precision electro-hydraulic servo force control system.     

基于遗传神经网络的机器人腕力传感器动态建模与补偿方法

介绍用于MotomamV3X机器人上的新型多维腕力传感器,比较遗传算法与人工神经网络的特点,将遗传算法的交叉和变异操作进行改进,提出一种融合改进遗传算法(Genetic algorithm, GA)的函数连接型人工神经网络(Functional link artificial neural network, FLANN),并将其用于所介绍的新型机器人腕力传感器动态建模与动态性能补偿中。介绍动态建模与动态补偿原理及改进遗传神经网络算法,给出该传感器的动态模型和动态补偿模型。该方法利用腕力传感器的动态标定数据,采用改进遗传神经网络搜索和优化模型参数,保留了遗传算法的全局搜索能力和FLANN结构简单,鲁棒性好,且具备自学习能力的特点,克服了FLANN容易陷入局部极小的缺陷,具有快的网络训练速度及高的动态建模精度。理论分析和试验结果都证实了所提出的动态建模与动态补偿方法的有效性。