基于力學(xué)信號的攪拌摩擦焊成型機(jī)理研究.pdf

1、在攪拌摩擦焊接過程中，攪拌頭對焊件的力學(xué)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(shí)時檢測和研究。 本課題根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要自行設(shè)計(jì)了測力實(shí)驗(yàn)工作臺，從而能夠保證實(shí)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。首先，根據(jù)壓力傳感器尺寸設(shè)計(jì)力學(xué)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(diǎn)接觸

2、。利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實(shí)時檢測了焊接過程中攪拌頭對焊件的下壓力和前進(jìn)力。通過對6mm厚2A12，3A21鋁合金，H62銅合金以及10mm厚5A02鋁合金進(jìn)行攪拌摩擦焊接，研究了工藝參數(shù)對焊接下壓力和前進(jìn)力的影響，得到了下壓力和前進(jìn)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(jìn)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(jìn)力也不同。實(shí)驗(yàn)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(jìn)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(jìn)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(yīng)力場的影響等進(jìn)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(yīng)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(yīng)力最大，軸肩下方材料的等效應(yīng)力其次，焊縫邊緣材料的等效應(yīng)力相對要小。隨著焊接的進(jìn)行，攪拌針周圍溫度最高，等效應(yīng)力也最小。而在穩(wěn)定焊接階段，下壓力對等效應(yīng)力的分布影響不大，但是對應(yīng)力值的大小變化影響很大。模擬結(jié)果表明焊