基于力學信號的攪拌摩擦焊成型機理研究.pdf

1、在攪拌摩擦焊接過程中，攪拌頭對焊件的力學作用是影響焊接質(zhì)量的主要因素之一。目前，國內(nèi)還沒有對這方面的實時檢測和研究。 本課題根據(jù)實驗需要自行設計了測力實驗工作臺，從而能夠保證實測數(shù)據(jù)的準確性和可靠性。首先，根據(jù)壓力傳感器尺寸設計力學信號檢測工作臺，將壓力傳感器分別安裝于其上選定的位置。安裝方式為：軸向方向上放置兩個，縱向方向上前后各放置一個，側(cè)向方向上左右各放置兩個；使工作臺在前后、左右以及下部均與壓力傳感器的觸頭有很好的點接觸

2、。利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實時檢測了焊接過程中攪拌頭對焊件的下壓力和前進力。通過對6mm厚2A12，3A21鋁合金，H62銅合金以及10mm厚5A02鋁合金進行攪拌摩擦焊接，研究了工藝參數(shù)對焊接下壓力和前進力的影響，得到了下壓力和前進力的變化規(guī)律。結(jié)果表明： 1）在同一參數(shù)下，焊接不同的材料時，材料所受的下壓力和前進力不同；在不同的工藝參數(shù)下，焊接同一種材料時，材料所受的下壓力和前進力也不同。實驗證明，下壓力隨下壓速度和下壓量的增加而

3、增加，隨旋轉(zhuǎn)速度的增加而減小。影響焊接過程中下壓力的主要因素是：旋轉(zhuǎn)速度、下壓量及下壓速度。 2）在旋轉(zhuǎn)速度不變的條件下，前進力隨焊接速度增大而增大。在其它參數(shù)都不變的條件下，前進力隨壓入量的增大而增大；隨旋轉(zhuǎn)速度的增大，先增大后減小。隨攪拌針長度和直徑的增加而增大。 3）此外，研究了下壓力對焊縫表面成形的影響。結(jié)果表明，在下壓力一定的范圍內(nèi)（4000N～8500N），焊縫隨著下壓力的增加而成形良好。 本課題采用

4、大型有限元分析軟件Deform-3D，針對攪拌摩擦焊接過程中下壓力的變化對應力場的影響等進行三維數(shù)值模擬和有限元分析。模擬結(jié)果表明，在焊縫的初始端，焊接下壓力對等效應力的變化幾乎沒有影響。焊接起始階段，攪拌針周圍材料的等效應力最大，軸肩下方材料的等效應力其次，焊縫邊緣材料的等效應力相對要小。隨著焊接的進行，攪拌針周圍溫度最高，等效應力也最小。而在穩(wěn)定焊接階段，下壓力對等效應力的分布影響不大，但是對應力值的大小變化影響很大。模擬結(jié)果表明焊