连续驱动摩擦焊机的研究现状和展望

摩擦焊接是一种优质、高效、节能和环保的固相连接技术,广泛应用于航空、航天、机械制造和石油勘探等领域。摩擦焊机是实现摩擦焊接技术的一种工业自动化设备,连续驱动摩擦焊接方法是最先试验成功的实用焊接方法,连续驱动摩擦焊机也是最经典的摩擦焊机。本文针对国内外连续驱动摩擦焊机设备的研究和应用现状,从主机、液压以及控制系统3个角度综述其发展概况,并在此基础上预测了连续驱动摩擦焊机的发展趋势和方向。     

惯性摩擦焊机主轴系统性能分析

根据摩擦焊接过程原理对惯性摩擦焊机中主轴系统力能参数进行计算校核,在试验研究的基础上,对惯性摩擦焊机的主轴、飞轮和离合器等轴系转动件进行了动平衡试验与校正,并完善了惯性摩擦焊机,为今后摩擦焊机的推广应用提供了理论依据.     

基于有限元的钢爪摩擦焊机床身结构设计及优化研究

针对钢爪摩擦焊机床身结构设计的合理性及静、动态性能较差的问题,在钢爪摩擦焊机满足焊接工艺要求的基本条件下,设计出了钢爪摩擦焊机床身。在对床身结构进行了有限元分析的基础上,以壁板及肋板厚度作为设计变量,以静态特性为目标参数,对壁厚、肋板厚度等设计参数进行了灵敏度分析,得到了各参数对静态特性的影响趋势,根据灵敏度分析结果对初步设计的床身各项设计参数进行了改进;最终得到了改进后的钢爪摩擦焊机床身,并对其进行了有限元分析。研究结果表明:优化后钢爪摩擦焊机床身的静、动态性能都有一定程度的改善,并且其质量也有所降低。     

相位摩擦焊的研究现状及展望

相位摩擦焊属于旋转式摩擦焊,用于焊接一对相互旋转相位有要求的工件,在汽车工业、石油勘探和煤炭勘探等领域需求较大。综述了相位摩擦焊机的原理、特点及现状,并对相位摩擦焊的发展趋势进行了展望。     

摩擦焊机电液比例减压施力系统压力特性分析

为提高摩擦焊接过程的控制精度,重点分析了由比例减压阀和比例方向阀组成的摩擦焊机轴向压力控制系统的静、动态特性,长期生产过程中轴向压力波动规律,以及油温对轴向压力控制结果的影响。并与开关阀组成的摩擦焊机轴向压力施力系统的对应数据进行了对比分析。结果表明:比例阀控制系统轴向压力的静、动态特性均优于开关阀系统;在长期焊接生产过程中,比例阀控制系统的轴向压力不受液压系统油温影响,比开关阀系统稳定,控制精度高,重现性好。     

摩擦焊机主交流电机输出功率的计算机检测

摩擦焊机主电机输出功率是摩擦焊接过程能量消耗和供能状况之间联系的纽带，是研究摩擦焊能量转换的重要环节．本研究借助高性能的微机系统，实现了对摩擦焊机主电机输出功率的检测，并给出了摩擦焊机主电机输出功率曲线的数学模型，为进行摩擦焊精确的能量控制和功率极应控制方法创造了良好条件．     

线性摩擦焊机夹具系统弹性变形对焊接过程的影响

线性摩擦焊机是研制高推比航空发动机整体叶盘的关键设备,其核心是产生往复运动的振动系统。在振动系统往复运动中,固定夹具系统在往复摩擦力的作用下,不可避免的产生弹性振动和机械位移。通过建立线性摩擦焊接过程的动力学理论模型,研究了固定夹具的弹性振动对线性摩擦焊机振动系统驱动力、机械功率及产热功率的影响。指出线性摩擦焊接过程中,夹具系统的刚性对于焊接过程有很大的影响。固定夹具系统的弹性变形降低了摩擦界面的产热功率。摩擦阻力对驱动系统输出功率及摩擦产热功率的影响存在转折点,摩擦阻力过大,驱动系统输出功率及摩擦产热功率反而会下降,因此必须保证线性摩擦焊机夹具系统的刚性。该研究为进行线性摩擦焊机的设计提供了理论依据。     

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     

摩擦焊机的小改进

摩擦焊机与闪光焊机相比具有省电、清洁、焊接质量好等优点。但在实际生产中,我们发现摩擦焊机除工艺上选择的压力、时间不当会造成焊接不牢现象外,有时还会因刹车不死使工件产生焊接不牢。剖开工件焊接面可看见一片片扭曲的痕迹,经查控制系统和液压系统都正常,因此可断定是摩擦层磨薄所致。下面以GMH2O焊机为例分析如下:从图1可看出,主轴的转与停是靠液压杆推动与主轴相接的摩     

基于Labview的搅拌摩擦焊焊接力监测系统开发

根据搅拌摩擦部件数字化设计和过程监控需求,设计开发了一套搅拌摩擦焊焊接力监测系统.首先基于Labview开发了焊接力监测软件,然后采用PC机、采集卡和传感器搭建了硬件平台,最后对系统平台进行标定和实验.实验结果表明,该系统可精确测量搅拌头所受焊接力,为焊机主轴及搅拌头的整体检测分析提供有效数据样本,达到优化焊机主轴性能,提高摩擦焊设备效益等效果.此外,该系统具有量程大、精确度高和可移植性强等优点,具有较为广泛的适用性.     

14 t摩擦焊机整机静动态特性分析

以14 t连续驱动摩擦焊机整机为研究对象,建立了用于有限元分析的简化模型,对摩擦焊机整机进行了静动态特性分析。在静态特性分析中,对摩擦焊机受自重状态、摩擦加工阶段、顶锻加工阶段以及切削加工阶段等不同工况下的整机刚度、强度进行了校核,确定了焊机切削状态下刚度的薄弱位置,为焊件切削加工工艺参数的制定提供理论参考。在动态特性研究中,首先基于Block Lanczos特征提取法求解了整机前6阶固有频率,对焊机各阶振型进行了描述,通过与临界转速对比后,对摩擦焊机整机设计的安全性进行了校验。并基于其模态求解结果,对摩擦焊机进行了谐响应分析,得到了在切削力激励作用下床身与切削系统的频率响应特性。     

摩擦焊接过程电液比例计算机闭环控制系统研制

根据摩擦焊接过程质量控制需要,在摩擦焊机原有开关控制阀组成的液压施力系统上,增设了压力与流量电液比例控制阀,并配置了相应的计算机测控硬件,在Windows操作系统下采用VC 编制了相应的测控程序,从而建立了摩擦焊接过程计算机电液比例闭环控制系统。静动态测试及应用表明,该系统静动态特性好,可靠性高,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,以及主轴转速、轴向压力、轴向缩短量、摩擦转矩(主电动机电流),以及界面温度的实时检测,能够满足摩擦焊接过程闭环控制系统需求,有广泛的应用前景。     

摩擦焊模块化测控系统实现

设计基于P89C51RD2单片机的摩擦焊机压力及转速两个测控电路模块,实现对惯性摩擦焊过程关键参数压力及转速的闭环控制.摩擦焊机液压系统控制阀采用可控性较好的电液比例溢流阀,由压力传感器对实际压力进行检测,检测信号进入压力测控电路模块,经A/D转换、运算处理及D/A转换后输入电液比例溢流阀,以实现对摩擦焊接过程压力的连续调节.焊机主轴电动机驱动器采用调速性能较好的变频器,主轴转速由光电旋转编码器进行检测,其脉冲信号直接进入转速测控电路模块,经运算处理及D/A转换后输入变频器,实现调速控制,使焊机主轴电动机可按照焊接工艺的要求得到稳定、准确的转速.实际生产应用表明,压力及转速控制系统工作稳定、操作方便、运行效果良好.     

旋转定位座焊机焊接头设计

旋转定位座焊机焊接头设计,可以解决焊接过程中的定位难、品质难保证以及存在严重安全隐患的问题。旋转定位座焊机焊接头既提高了生产效率,降低了成本,消除了安全隐患,又保证了焊接品质。     

200吨级混合型摩擦焊机的液压系统设计

该文介绍了200吨级混合型摩擦焊机的结构和液压系统设计。实践表明:采用液压传动的200吨级混合型摩擦焊机结构紧凑、焊接石油钻杆性能好、精度高、效率快、环保。     

130吨摩擦焊机的液压系统设计

该文介绍了130吨摩擦焊机的结构和液压系统设计。实践表明:采用液压传动的130吨摩擦焊机结构紧凑、使用方便,焊接石油钻杆、地质钻杆及工程油缸性能好、精度高、效率快。     

丝锥焊接工艺的改进

针对丝锥焊接工艺的需求,改进了摩擦焊工艺及焊机,有效提高了焊接质量。     

基于ANSYS的真空箱体壁厚与变形间的关系研究

随着科技的不断发展和进步,电子束焊接技术被广泛地应用于航空航天、汽车、国防军工、仪器仪表等精密、高端行业。电子束焊机的主要承载部件是真空箱体,不仅承载着电子焊枪、焊接台而且还承载着很多精密部件,其变形直接影响焊机的工作精度。真空箱体结构往往是薄而大的板材结构,在设备真空状态下实施焊接中极易发生变形。本文首先针对某电子束焊机真空箱体的不同壁厚尺寸在受力环境下的变形情况进行了仿真研究,获得了箱体在不同壁厚尺寸时前大板的变形数据,并得到了在满足变形要求时的最小壁厚值。其次,结合前人经验和理论,总结出无加强筋的前大板壁厚尺寸设计的理论公式,并将该公式成功应用于无加强筋箱体壁厚的设计中。     

一种液压摩擦焊机电液系统研究与试验

针对海上石油平台、海底输送管线维修的需要,提供了一种液压摩擦焊机液压和电器系统设计思路,通过参数计算、电液控制系统设计,研发了一种液压摩擦焊机,通过对DH38钢摩擦叠焊单元成型工艺试验,发现焊接接头拉伸强度达到了母材强度的76%以上,验证了液压摩擦焊机的可靠性能,通过该研究的应用,可对海上石油平台、海底输送管线的维修起到积极作用。     

超声振动强化搅拌摩擦焊的热力行为及微观组织特征

为了利用超声振动降低搅拌摩擦焊过程中金属材料的屈服应力和流动应力,研发超声振动强化搅拌摩擦焊试验装置,开展6061-T6铝合金的焊接工艺试验。采用实时采集焊机电参数并将其转化成力矩和力的方法,测试超声振动作用下搅拌摩擦焊的焊接载荷,利用热电偶测试施加超声时的焊接热循环,通过体视显微镜和金相显微镜分别观测焊缝截面尺寸和接头微观组织,并与相同参数下常规搅拌摩擦焊的情况进行比对。研究结果表明,超声振动能够显著降低焊接轴向压力和搅拌头转矩,增大焊缝横截面尺寸,细化和均匀焊核区和热力影响区的晶粒组织。热循环的测量结果显示,超声振动的施加略微降低了测量点的焊接热循环峰值温度。分析认为,超声振动与搅拌头附近的塑性变形材料相互作用,降低了金属材料的屈服应力和流变应力,进而改变了原有的温度场,从而产生了优异的工艺效果。