连续驱动摩擦焊负载等效电气特性的研究

通过对连续驱动摩擦焊能量参数的计算机实时、同步检测,经过计算发现：摩擦焊负载的电气特性并不是纯电阻特性（耗能特性）,而是表现出阻容双重特性（耗能和储能特性）．经理论分析认为,负载的电容特性（储能特性）是由于工件在摩擦扭矩的作用下,产生弹性扭转变形并储存了主电机供给的机械能所造成．研究结果有利于方便实现连续驱动摩擦焊过程的数值模拟,为深入研究连续驱动摩擦焊过程的本质打下了坚实的基础．     

摩擦扭矩VCFE法检测与数理模型研究

摩擦扭矩是保证获得高质量摩擦焊接头的关键参数 .通过对连续驱动摩擦焊主电机定子电压和定子电流信号的计算机同步、实时测量 ,根据摩擦焊能量传输的特点 ,采用浮动求差的方法 ,实现了面向工程的摩擦扭矩方便、准确的检测 (即voltage currentfloatingevaluation法检测技术 ) ,并首次建立了面向工程的摩擦扭矩过渡与稳定摩擦阶段可靠的、指数形式的数理模型 .该检测技术与数理模型为监控连续驱动摩擦焊接质量提供了新的方法和依据 .     

摩擦焊直接能量控制法的研究

摩擦焊直接能量控制法是一种以摩擦能量为控制对象的闭环控制方法。采用先进的单片机测控及高精度的检测方法，直接检测驱动电机的实时输入功率以获得实时摩擦能量；并以此为闭环控制对象，对焊接过程进行控制，同以往开环控制法相比，克服了工艺参数的波动对接头质量的影响，从而大大减少了焊前工作量；同时也减少也人为因素对接头质量的影响，使焊接质量达到一个新水平。     

管体摩擦焊顶锻变形阶段污物清除的估算

根据连续驱动摩擦焊顶锻变形的特点，提出了估算顶锻变形过程界面污物清除率模型，建立了污物清除率为一次焊接参数和二次参数的函数关系。以此为基础，分析了管结构摩擦焊变形过程中界面及近界面塑性区金属质点的运动规律，并结合石油钻杆摩擦焊的实际施焊情况，测定了顶锻终了接头的塑性变形区宽度，估算了顶锻变形过程界面污物清除率。     

35#钢摩擦焊多级加压对轴向缩短量及焊后组织的影响

以35#钢为焊接母材,应用连续驱动摩擦焊接方式,采用正交试验的方法并经过极差分析后,探究了中等直径焊件多级加压方式下各工艺参数对轴向缩短量的影响规律,并对焊接接头显微组织及显微硬度进行了分析.实验结果表明,对焊件轴向缩短量影响程度依次为:二级摩擦位移、二级摩擦压力、一级摩擦压力、一级摩擦位移;观察焊接接头显微组织发现焊缝处得到了细小的铁素体与珠光体相互融合的优良组织,焊缝组织达到正火态;通过对焊件焊缝及热影响区显微硬度测试后可以得出,各焊件焊缝的显微硬度值明显高于母材,不同焊接工艺参数组合方式对焊件接头晶粒存在一定影响并直接影响焊件接头硬度.     

铸钢桥壳成品轴头摩擦焊工艺研究与应用

汽车工业的飞速发展,对汽车的轻量化和高强度提出了更高要求。本文介绍的重型铸钢桥壳实现成品轴头摩擦焊焊接方法,是以高精度、低成本、轻量化、高效益为目标,根据设备条件,通过对摩擦焊焊接参数的试验、研究,及对焊接焊缝的取样设计和力学性能检测,确立了一套铸钢桥壳成品轴头摩擦焊焊接的工艺过程。该研究对铸钢桥壳轴头焊接结构设计及实际生产应用具有指导意义。     

回归正交优化法在摩擦焊接工艺中的应用

本文用回归正交优化法进行摩擦焊试验和计算,建立了摩擦焊工艺参数的回归方程,并用方程和曲线图分析了摩擦焊工艺参数对焊接质量与机械性能的影响。为摩擦焊工艺参数的选择提供了一种新方法,为实现摩擦焊生产的计算机控制提供了数学模型。     

大端面铝与钢的摩擦焊焊缝组织及性能

以铝和钢为焊接材料,采用连续驱动摩擦焊技术对大截面铝与钢异种金属进行焊接试验.通过显微组织、电子探针、X射线衍射、力学性能分析及微区硬度测试检测焊接性能.结果表明:大截面铝与钢之间具有良好的摩擦焊接性,焊接接头强度等于或高于铝基材;焊接接头在近缝区发生晶粒细化,在粘塑层发生原子扩散,形成扩散层.     

异种材料导电摩擦焊工艺试验研究

采用导电摩擦焊工艺对小直径异种材料进行了对焊工艺试验．试验表明：由于在摩擦焊过程中引入了电流，利用电阻热来补偿小直径工件在摩擦焊时摩擦热量的不足，因此使小直径异种材料的焊接成为可能．除研究了小直径异种材料导电摩擦焊的基本规律外，还对其接头微观组织与性能的关系以及接头中脱碳层和次生摩擦面的形成与防止进行了分析．     

水下缝合摩擦焊接试验装置的研制

为了深入研究水下及深水厚壁钢结构裂纹修复新技术——缝合摩擦焊的连接机理及特性,研制了一种可进行水下焊接的缝合摩擦焊实验装置。实验装置由机械系统、液压系统和电控系统三部分构成。机械系统包括基座、移动工作台、摩擦主轴头以及主轴头的高速旋转装置和轴向移动装置。液压系统为主轴头的高速液压马达提供动力。电控系统采用PLC为主控制器,通过控制伺服电机和液压伺服阀来分别控制主轴头的轴向进给运动和高速旋转运动,并提供操作方便的人机界面,对焊接过程和焊接参数进行实时跟踪和控制。本实验装置为缝合摩擦焊的工艺特性和连接机理研究提供了设备基础。     

导电摩擦焊过程中电流行为的研究

研究了一种新颖的焊接方法－－导电摩擦焊＾［１］，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到很好的调节作用，从而可有效地减少焊接时间，降低主轴功率与扭矩峰值，减少变形量以及改善接头性能等，并对摩擦焊工艺和设备的改进将起一定的作用。     

搅拌摩擦焊技术应用与研究

 在搅拌摩擦焊技术发展的10余年间,从最初的铝合金焊接发展到多种金属轻合金和非金属材料的焊接,因其固相连接的技术优势得以迅速推广。文中对搅拌摩擦焊技术研究的成果与主要研究方向予以阐述,总结了焊接材料、搅拌头结构与材料、金相组织结构与力学性能、运动学和动力学模拟,以及焊接工艺与设备研究现状与应用前景。对于焊接材料研究,已经涉及具有高温流动塑性的金属和非金属材料;各类焊接材料与搅拌头结构及焊接工艺参数的工艺数值优化也在不断规范;金相组织结构与力学性能的研究则为焊接机制研究及搅拌摩擦焊的推广应用提供理论依据;运动学和动力学模拟作为焊接工艺参数优化手段得以广泛使用;搅拌摩擦焊设备的研制国内已经起步,并由单一的固定式搅拌摩擦焊机向多种类型、智能虚拟化方向发展,为搅拌摩擦焊的推广奠定基础。随着搅拌摩擦焊技术研究和应用的深入,对连接技术的发展产生巨大的冲击和推动,特别是航天航空领域的应用,必将带动搅拌摩擦焊技术在国民经济各行业装备制造过程中的迅速发展,具有非常光明的应用前景。     

超高强度抽油杆用非调质贝氏体钢摩擦焊接头的力学性能

以材料型超高强度抽油杆用钢FG—20为对象，研究了抽油杆接头力学性能与摩擦焊工艺参数之间的关系．研究结果表明：(1)FG—20钢摩擦焊焊接接头的抗拉强度稳定，且略高于母材．但焊接接头的冲击韧性比母材下降50％或以上．(2)通过提高顶锻压力，增加顶锻变形量，减小工进过度和轴向温度梯度，可明显提高FG—20钢摩擦焊焊接接头的力学性能指标及其稳定性．(3)在试验温度范围内，随回火温度的提高，抗拉强度下降；断面收缩率、延伸率和冷弯角提高．(4)采用表4中序号9焊接工艺的接头的力学性能可满足SY／T6272—1997标准对超高强度材料型抽油杆力学性能的要求．     

FSW中搅拌针作用力及其影响的研究

针对LY12硬铝合金,研究了搅拌摩擦焊焊接中搅拌针与被焊金属间力的作用对整个焊接过程的影响.搅拌针与被焊金属之间的力通过影响产热机制和金属流动来影响焊接质量.通过测量焊机上驱动水平工作台运动的电机的相关数据间接测量焊接过程中搅拌针与被焊金属之间的作用力,得到搅拌针与被焊金属之间的作用力与焊接工艺之间的影响关系是:搅拌针与被焊金属之间的作用力在焊速一定的情况下随着摩擦头转速的提高而减小,在摩擦头转速一定的情况下随着焊速的增大而增大.同时结合有关影响搅拌摩擦焊焊接质量的因素,确定了3 mmLY12铝合金的最佳焊接工艺.     

基于“磨粒磨损”原理颗粒几何参数对制动块摩擦和磨损实验研究

为研究摩擦界面三体颗粒几何参数对制动块摩擦特性的影响及摩擦磨损的机理,文章利用摩擦磨损试验平台,以氧化铝颗粒几何参数为变量,对摩擦界面摩擦力学参数进行实时测量,研究不同几何参数在长时间制动过程中对制动块摩擦特性和磨损率的影响,利用电镜分析研究摩擦磨损机理。研究发现：在连续较长摩擦时间条件下,粗糙峰遭到破坏,“磨合稳定恶化磨损”过程不断重复;较小颗粒的加入会加速次级平台的产生,摩擦性能有所增加;随着颗粒几何参数的增大,载荷将较大颗粒限制在摩擦界面或嵌入制动摩擦块内,增加了粗糙峰,摩擦性能会进一步增大;超过100μm,颗粒不受载荷限制,破坏接触平台和摩擦膜,加速磨损,摩擦性能开始减弱;颗粒的加入可以加速次级平台的成长,稳定的氧化膜才是形成稳定摩擦的关键因素,随着颗粒几何参数的增加磨损量会逐渐增加。     

6mm厚货车用铝合金板摩擦搅拌焊试验研究

摩擦搅拌焊技术已成为铝合金焊接的重要手段。针对5052和6061-T6两种6 mm厚铁路货车使用的铝合金板材,采用摩擦搅拌焊设备进行焊接试验;并进行了相关检测,研究不同工艺参数对焊接质量的影响。结果表明:提高搅拌头的转速和降低焊接速度有利于降低设备的主轴轴向受力。在低转速时,摩擦搅拌焊的焊接质量较差,焊缝结构疏松,容易出现焊缝缺陷;当转速提高到1 200 r/min时,热输入能量适中,焊缝表面光滑明亮,表观质量良好。由焊缝表观可以发现,提高焊接进给速度后,焊缝表面光亮度下降,纹路变得明显,表面变得粗糙;在较高的搅拌头转速下以不同焊接速度进行焊接,其焊缝内部基本无可见缺陷,质量良好;在相同的搅拌头转速和焊接速度下,6061-T6铝合金板焊接过程中主轴压力略低于5052铝合金板。     

搅拌摩擦焊接铝合金焊区裂纹稳态扩展的临界CTOA

通过对铝合金2524-351母材及两种搅拌摩擦焊接（FSW）参数下焊区的Ⅰ型裂纹稳定扩展的研究,定义了新的临界CTOA（ψc1）的测定方法。ψc1的计算结果表明不同搅拌摩擦焊接参数下焊区临界CTOA对应一恒定值,故提出可用临界CTOA作为一断裂参量来描述FSW焊区的抗断性能,优化FSW的焊接参数。     

基于神经网络BP算法的7075-T651铝合金搅拌摩擦焊焊接接头疲劳寿命预测

在对航空用5 mm厚7075-T651铝合金搅拌摩擦焊焊接接头进行低周疲劳实验研究的过程中,通过实验数据的获取,建立基于人工神经网络BP算法的搅拌摩擦焊焊接接头疲劳寿命预测模型.利用该网络模型对不同工艺参数下焊接接头的疲劳寿命进行预测.预测值和实验值比较表明,预测数据与实验数据吻合良好.该模型的建立为铝合金搅拌摩擦焊焊接接头疲劳寿命研究节省了时间.     

基于X65钢的摩擦螺柱焊可行性焊接工艺

影响管线钢摩擦螺柱焊焊接性能的主要焊接工艺参数包括主轴转速、进给速度、焊接压力.在参考其他摩擦焊研究方法的基础上,以X65钢为对象,利用实验室现有的摩擦焊设备,进行大量不同工艺参数组合下的焊接试验.通过对焊接接头的宏观形貌、金相、力学等性能的测试分析来评定接头质量,期望得出以X65钢为代表的管线钢摩擦螺柱焊的可行性焊接工艺,为实际生产提供指导.     

细丝埋弧焊电弧传感器静态模型

在ＭＩＧ焊接过程中根据两个平衡关系（能量平衡和焊丝熔化与送进的平衡），对建立的焊接过程各参数之间关系的数学模型结构进行了实验研究．在细丝埋弧焊常用规范范围（Ｈ＝１５～３０ｍｍ）内，确定了各参数的精确值，即建立了细丝埋弧焊电弧传感器的静态模型．根据理论推导和实测值的比较，认为该模型具有线性性质，用于细丝埋弧焊的实际过程控制中是可行的．