锥形端面对铝/钢连续驱动摩擦焊接头界面温度及摩擦扭矩影响的研究

铝/钢复合结构在汽车制造、能源、航空航天领域广泛应用,在连续驱动摩擦焊接(Continuousdrivefriction welding,CDFW)过程中,由于母材流动特性与径向摩擦扭矩分布不同,界面上的氧化物和杂质难以排出、界面产热功率与界面金属间化合物(Intermetallic compounds,IMCs)不均匀分布等问题,将对接头性能产生不利影响。以1060纯铝和Q235低碳钢棒为研究对象,在钢棒待焊端面设计5°、10°、15°、20°、25°的锥度角θ开展焊接试验研究,分析不同锥度下界面温度、摩擦扭矩、能量输入及接头强度的变化规律。结果表明,随着锥度角的增大,初始峰值扭矩减小,稳态扭矩、后峰值扭矩、焊接全过程能量输入先增大后减小,初始摩擦阶段能量输入增大;10°～15°的接头径向方向的温度与强度变化趋于平缓。锥形结构使界面处热流的高温区域发生移动,20°之后峰值温度出现在1/3R附近区域,最高强度出现在1/2R附近区域。在CDFW过程,合适的锥度角可在焊接产热足够的情况下改善界面温度与力学性能的不均匀性,从而得到性能良好的接头,为异种金属的端面结构设计提供一定的理论指导。     

连续驱动摩擦焊摩擦界面稳态扭矩微观分布的研究

根据金属加工加和磨擦学的原理，结合连续驱动摩擦焊接摩擦加热过程的特点，建立了连续驱动摩擦焊初始摩擦阶稳态扭矩在摩擦界面分布的数学模型，探讨了过渡及稳定磨擦稳态扭矩分布的特性，本文有利于连续驱动摩擦焊摩擦扭矩的深入研究。     

拉锻式摩擦塞焊的热力耦合解析模型和试验验证

为快速得到拉锻式摩擦塞焊的焊接工艺参数,对焊接过程进行预测,建立了摩擦塞焊过程的扭矩、轴向力、功率和能量等指标的力学模型和热力耦合解析模型。模型的输入量为焊接塞棒的几何参数、材料属性、焊接转速和进给速度,输出量为焊接过程的扭矩、轴向力、功率和能量等。在自主设计的拉锻式摩擦塞焊设备上进行了焊接试验。通过将试验数据的输入和输出指标与理论模型值进行对比分析,验证了理论解析模型的可行性。     

低碳钢Q235连续驱动摩擦焊接头性能的研究

采用连续驱动摩擦焊方法对低碳钢进行摩擦焊接。探讨了摩擦压力和顶锻压力对接头形貌和抗拉强度的影响,利用光学显微镜和扫描电镜分别对接头区和接头断口进行了观察。研究表明接头的焊缝区晶粒大小明显细化。接头断裂的方式为解理断裂和韧窝断裂的混合断裂方式。     

线性摩擦焊接过程的温度场模拟

采用有限元分析软件ANSYS10.0对钛合金线性摩擦焊接过程温度场进行模拟仿真。模拟结果表明,焊件温度场的空间分布具有内高外低的特点,摩擦阶段离摩擦界面中心处越近,温度升高速度越快,温度值越大。温度峰值出现在摩擦结束时,低于钛合金熔点;顶锻阶段整个焊件同步降温。     

线性摩擦焊顶锻端工件的微运动分析

在高速摄像机下观察钛合金试件的线性摩擦焊焊接过程,掌握了高频振动下该线性摩擦焊机顶锻端工件的微运动规律,分析其对焊接界面产热功率的影响,并且利用有限元方法分析了微运动产生的主要原因及降低的方法。结果表明,利用该线性摩擦焊机焊接钛合金试件的过程中,顶锻端工件的微运动对焊接界面产热功率的损耗达到无微运动理想状态的1/3,顶锻端的弹性变形是引起顶锻端工件微运动的主要原因,通过改进顶锻端工件的夹具结构可以有效地减小微运动的幅度,提高了焊接界面产热功率。     

基于连续驱动摩擦焊的活塞杆焊接工艺与力学性能研究

由于连续驱动摩擦焊兼具高质量与高效率,且拥有好的设备稳定性与相对较低的运行成本等优势,吸引了国内外研究人员的广泛关注和装备制造企业的追捧。该文通过分析摩擦焊工艺的主要参数(包括主摩擦压力与摩擦时间、顶锻压力与保压时间)对工件焊接性能的影响,从材料、参数选择、焊后热处理等三个方面总结了液压缸活塞杆的焊接方法。     

导电摩擦焊电流行为的研究

本文研究了一种新颖的焊接方法－－导电摩擦焊，即在摩擦焊过程中向工件通入一定数值的电流，形成复合热源加热。由于电流的引入，增大了摩擦焊规范参数调节范围，对摩擦焊过程中焊接温度场起很好的调节作用，从而可有效地减少焊接时间，降低主轴功率与扭矩峰值，减少焊接变形量以及改善接头性能等。     

热处理对TC11/LF6异种金属摩擦焊质量的影响

对TC11/LF6钛铝异种金属进行了连续驱动摩擦焊接工艺及其焊后热处理工艺的研究,观察了热处理前后焊接接头焊合区微观组织并测定了试样力学性能。研究结果表明：未经热处理的焊接接头晶粒较为粗大,有明显的晶间化合物产生,接头显微硬度较高;经280℃退火1h后,焊接接头晶粒均匀细化,焊接界面产生较薄的不连续扩散层;热处理后接头晶粒明显细化,抗弯强度提高10.7%,显微硬度下降38%。通过组织和力学性能综合分析,得到最优化的TC11/LF6连续驱动摩擦焊接工艺参数。     

摩擦焊接工艺在刀具制作中的应用

摩擦焊是以两零件的焊接面在相互压紧的条件下,做任何轨迹的相对运动,产生摩擦热作为热源,把焊件的焊接面加热到塑性状态,然后顶锻,形成焊接接头的工艺方法,常用金属材料摩擦焊的可焊效果如表1所示.     

摩擦焊工艺特点及技术参数的调节

摩擦焊较之闪光焊虽然不要求对管端外壁进行清理,但由于摩擦时间短、烧化量小,因而管子端面的粗糙度、不平度和垂直度对焊接质量影响很大,所以对管端制备的要求较高,只有管端平整而垂直,才能使摩擦过程中,热力沿径向、轴向和元周分布均匀,顶锻时变形一致,接头质量优良。一、摩擦与进给摩擦焊是热压焊的一种,焊接质量主要取决于加热与加压和摩擦过程,即是焊接接头的加热过程。在摩擦过程中,升温速度与热力的分布,主要取     

摩擦焊新工艺的应用

摩擦焊新工艺简介摩擦焊是一种金属固相热压焊,它利用两工件作相对高速旋转并轴向加压,使摩擦生热,促使两工件的接触表面达到焊接温度(接近于金属熔化温度),然后瞬间停止旋转,并再施加较大轴向顶镦压力,使两工件结合面金属实现原子的相互嵌入、扩散形成牢固的焊接接头。其动作特征示意见图1。摩擦焊可以焊接黑色金属、有色金属、同种或异种金属:甚至可焊非金属材料如塑料、陶瓷等。其可焊性很广泛,常用材料的可焊性见表1。焊接接头型式有对接或T形接头,两焊接工件可以是圆棒、管、板等。各种焊接工件应用实例见图2。摩擦焊机分连续驱动式     

新型气门摩擦焊接旋转夹头的改进

1．传统气门摩擦焊接旋转夹头简介 旋转夹头是气门摩擦焊接工序中重要的工装,对控制气门摩擦焊接工序的产品质量有着关键作用,设计时必须考虑摩擦压力、顶锻压力、前峰值摩擦扭矩和后峰值扭矩的综合作用。     

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。     

摩擦焊工艺在刀具制作中的应用

摩擦焊是以两零件的焊接面在相互压紧的条件下做任何轨迹的相对运动,产生的摩擦热作为热源把焊件的焊接面加热到塑性状态,然后顶锻形成焊接接头的工艺方法。常用金属材料摩擦焊的焊接性如下表所示。由于摩擦焊技术可焊接的金属范围广,特别适于焊接异种金属,具有焊接接头质量高、焊接尺寸和几何精度高、节能、节材以及高效等优点,已经广泛地在机械制造零部件中得到应用,但用于刀具制造领域则较少。本文通过对刀杆进行摩擦焊工艺试验,验证了摩擦焊用于刀具制作的可行性。     

散热管封头无钎料感应压力焊研究

针对钢制散热器椭圆形散热管封头,研究了不加钎料的感应压力焊接方法。分析了影响封头焊接质量的主要原因是局部未熔合,提出了界面状态、感应加热工艺参数、压力工艺参数三者之间相互作用模型,揭示了界面热塑性固相流动与热扩散的自清洁作用是形成优质焊接接头的关键。从接头形式、感应方式、顶锻方式等方面进行实验,给出并优化了焊接工艺参数和技术方案,设计了高效、低成本的散热管封头感应压力焊设备。     

摩擦焊输入功率的计算机实时检测与分析

摩擦焊输入功率的实时检测是深入分析摩擦焊过程能量传输的基础，是实现摩擦焊能量控制的首要前提条件．本研究采用高品质的微机检测系统，实现了对连续驱动摩擦焊输入功率的快速、准确的实时检测，分析了摩擦焊过程输入功率的变化规律，为深入研究摩擦焊的物理机制及实时控制奠定了基础．     

浅谈刀具的摩擦焊接

1 引言 摩擦焊是压力焊接工艺的一种,是利用两工件接触端面做相对旋转运动,在轴向压力下相互摩擦,所产生的热使摩擦面及其附近的金属温度升高,达到热塑性状态,然后迅速顶锻完成焊接过程的一种固态焊接方法.我国摩擦焊自上世纪50年代开始运用,经多年发展,不仅可用于工具行业带柄刀具的焊接,还用于汽车、石油、航空航天等行业零件的焊接,以及电力行业的铜与不锈钢、铜与铝的焊接.摩擦焊焊接工艺先进,应用广泛.本文以摩擦焊在刀具焊接上的应用,讨论摩擦焊技术.     

镀层对活塞杆连续驱动摩擦焊焊接质量的影响

为满足液压缸活塞杆强度和质量要求,引入了活塞杆连续驱动摩擦焊焊接工艺.该文通过设计合理的焊接接头形式和焊接工艺流程,探讨了镀层对摩擦焊接头焊接质量的影响.通过小批量的生产验证、相关检测及装机试验,摩擦焊焊接接头满足了主机的使用和可靠性要求.     

工艺参数对6mm厚5052铝合金板搅拌摩擦焊接头的影响

对6mm厚5052铝合金中厚板进行搅拌摩擦焊,分析了搅拌头转速和焊接速度对接头宏观形貌、拉伸性能和硬度的影响,并观察了拉伸断口形貌。结果表明:当搅拌头转速为800~1 600r·min-1及焊接速度为80~560mm·min-1时均可以获得无缺陷和力学性能良好的接头;搅拌头转速过低时,易出现"隧道"型缺陷;随搅拌头转速增大或焊接速度降低,焊核区面积逐渐减小,"洋葱环"间距逐渐增大;焊核区由细小的等轴晶粒组成,平均晶粒尺寸约为5μm,约为母材的1/10;焊接工艺参数对接头力学性能的影响不显著,在工艺范围内其接头强度均可达到母材的90%以上,显微硬度则达88%以上;断口源于接头背面的原始焊接界面,沿原始界面断裂,终于接头返回侧,呈典型的切断断口形貌。