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。     

先进的搅拌摩擦焊技术

搅拌摩擦焊(FSW)是英国焊接研究所20世纪90年代初发明并拥有专利权的一种固相塑性连接技术。目前,国内外研究较多的是各种铝及铝合金的搅拌摩擦焊。(1)搅拌摩擦焊原理及特点与常规摩擦焊一样,搅拌摩擦焊也是利用摩擦热作为焊接热源。不同之处在于,搅拌摩擦焊的焊接过程是由一个带有探针和轴肩的特殊形式的搅拌头来完成的,如附图所示。先将探针插入被焊接板     

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。     

搅拌摩擦焊技术应用现状和发展趋势

文章对搅拌摩擦焊技术概况和技术特点进行了简要介绍,对搅拌摩擦焊技术在国内外的应用现状进行了分析,并预测了搅拌摩擦焊技术的发展趋势。文章认为,铝合金等轻金属连接是搅拌摩擦焊技术的主要应用领域。同时,在搅拌摩擦焊技术的基础上进行新技术（如表面改性、材料制备和搅拌摩擦点焊等）的开发,是该技术的一个很重要的发展趋势。     

搅拌摩擦焊构架强度与疲劳分析

为避免搅拌摩擦焊构架在焊接过程中因强度不足而发生损坏,进而影响焊接效果,对搅拌摩擦焊构架进行了强度与疲劳分析。根据搅拌摩擦焊构架在实际情况下的载荷,基于有限元分析方法,应用HyperMesh软件进行网格划分,并应用ABAQUS软件确认应力集中区域,对静强度和疲劳强度进行仿真计算。结果表明:所研究的搅拌摩擦焊构架,其静强度和疲劳强度满足设计要求,为后续结构优化提供了依据。     

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。     

搅拌摩擦焊返工工艺研究

本文阐述了搅拌摩擦焊工程应用化过程中隧道型缺陷产生的原因,通过实验分析6×××系列中空挤压型材在缺陷情况下进行修补的焊接工艺方法,对金相结构和力学性能对比分析,提出优化的焊接工艺参数,填补了产品工程化应用过程中有缺陷的搅拌摩擦焊产品返修技术空白。     

搅拌摩擦焊返工工艺研究

介绍了搅拌摩擦焊在轨道交通车辆侧墙制造应用中出现的平面度超差、焊接缺陷等质量问题,通过对侧墙板搅拌摩擦焊焊缝使用搅拌摩擦焊调平、弧焊补焊、重复焊接等方法进行返工,对返工后的接头进行宏观试验、拉伸试验和弯曲试验,并根据ISO25239对试验结果进行评判,最终确定对存在缺陷的搅拌摩擦焊焊缝进行返工的可行性。     

搅拌摩擦焊——现代制造技术的新星

搅拌摩擦焊是一种固态的焊接方法。搅拌摩擦焊技术与传统熔化焊相比,是一种清洁加工制造技术。本文主要从搅拌摩擦焊的基本原理、优点、国内外研究现状及发展趋势等方面,对该技术进行了阐述。     

铝合金搅拌摩擦焊电主轴的结构设计与分析

对铝合金搅拌摩擦焊技术和电主轴技术进行了简要介绍,结合目前铝合金搅拌摩擦焊实际焊接过程中存在的不足及今后的发展趋势,在分析研究电主轴单元关键技术的基础上,设计研发一种新型的中空冷却自动调节负荷铝合金搅拌摩擦焊专用电主轴,较好地解决了铝合金搅拌摩擦焊接过程存在的主轴长时间工作出现的温升高、转轴承载负荷过大和搅拌头损坏后不能及时更换等问题,实现了主轴持续焊接冷却散热及时、拌头快速更换、转轴承载自动调整。经国家检测机构鉴定,达到设计标准。     

新型摩擦搅拌焊电机齿轮传动有限元分析

齿轮折断和工作齿面磨损是齿轮的主要失效形式,细致分析动态啮合下齿轮的受力情况,对摩擦搅拌焊在工作过程中提高齿轮的使用寿命及防止轮齿的断裂有重要意义。以摩擦搅拌焊的电动机齿轮副为研究对象,基于有限元接触理论建立齿轮副动态啮合的接触分析模型,分析齿轮连续啮合时的应力分布。仿真结果表明:齿轮副在低速重载下,齿面接触应力远大于齿根弯曲应力;齿轮副在啮合时,齿面接触应力呈现出先增大后减小的变化趋势;齿轮进入下一齿啮合时会产生碰撞冲击,造成接触处较大应力。     

搅拌摩擦焊过程接触熔化物理模型与分析

利用接触熔化理论建立了搅拌摩擦焊的物理模型,并进行了分析计算,探讨了搅拌摩擦焊焊缝的形成机制。指出搅拌摩擦焊过程中,能量沉积引起搅拌头前方摩擦界面处被焊材料的微结构发生改变,形成粘性类液层。研究结果表明,形成稳定厚度的类液层是实现焊接的必要条件。类液态金属在搅拌头的旋转作用下向后高速喷射,最终在搅拌头后方沉积形成弧形层状焊缝组织。     

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。     

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。     

搅拌摩擦焊平板对接夹具设计

本文设计的平板对接夹具可以用于不同厚度母板的搅拌摩擦焊。夹具主要有夹具体、夹紧机构、对中机构三部分组成;夹紧机构采用液压传动完成高度的调整、焊缝的粗对中以及T型压板的自动抬起和压紧;对中机构主要通过红外线发射器进行搅拌头和焊缝对中,该机构设计简单,能够对板类工件进行快速找中。所设计夹具除满足不同厚度母板的定位要求外,还可以有效解决母板夹紧过程中因受力不均而导致工件弯曲变形的情况、提高了焊接质量,降低了生产成本。     

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。     

汽车制造新技术——搅拌摩擦焊

随着中国经济的崛起，汽车消费的大幅度增长带动汽车工业进入又一个大发展时期，汽车工业迎来了新的发展机遇。但是，近期世界石油价格的快速增长使人们越来越关注汽车的使用成本以及汽车制造、使用和回收等环节对人类环境的冲击和影响；所以汽车消费对汽车提出的高速、舒适、节能、环保等要求对汽车设计和制造提出了新的挑战，世界汽车工业正在寻求利用新材料、新结构和新的制造技术来满足汽车工业发展的需要。其中，搅拌摩擦焊作为一种新型轻合金材料连接技术，受到越来越多汽车制造企业的关注。     

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。