搅拌摩擦焊接技术的发展现状

系统地总结了搅拌摩擦焊接技术的发展过程和工作原理.分析了各个焊接工艺参数对焊接过程、焊接质一的影响.比较了搅拌摩擦焊接技术与常规焊接方法的特点.提出了摩擦焊接技术的工业应用前景.     

车辆轻量化的保证——摩擦搅拌焊技术

铝合金材料因为其重量轻巧，已经成为轨道车辆制造的热门材料。摩擦搅拌焊技术可以在不破坏铝合金接合部位强度和硬度的情况下，保证铝合金焊接的质量。[编者按]     

LY12铝合金搅拌摩擦焊工艺研究

对LY12铝合金进行了搅拌摩擦焊接工艺试验,并对焊接接头进行了金相观察和力学性能检测.试验结果表明,合理的焊接参数匹配是取得性能优良焊接接头的前提.当旋转速度为905 r/m in、焊接速度为33.6 mm/m in、肩部压力为48MPa时施焊,可获得成型良好无缺陷焊接接头,且焊缝区晶粒细小.搅拌摩擦焊焊接轧态LY12铝合金时,焊接时的热输入可部分消除接头处金属的冷作硬化.随着焊接速度的提高,焊接热输入量降低,消除冷作硬化的能力减弱,焊接接头抗拉强度提高.     

LY12铝合金搅拌摩擦焊工艺研究

对LY12铝合金进行了搅拌摩擦焊接工艺试验,并对焊接接头进行了金相观察和力学性能检测.试验结果表明,合理的焊接参数匹配是取得性能优良焊接接头的前提.当旋转速度为905 r/min、焊接速度为33.6 mm/min、肩部压力为48 MPa时施焊,可获得成型良好无缺陷焊接接头,且焊缝区晶粒细小.搅拌摩擦焊焊接轧态LY12铝合金时,焊接时的热输入可部分消除接头处金属的冷作硬化.随着焊接速度的提高,焊接热输入量降低,消除冷作硬化的能力减弱,焊接接头抗拉强度提高.     

6005 A铝合金搅拌摩擦焊接头耐腐蚀性能

为了研究高速列车车体用T6时效6005A铝合金型材的搅拌摩擦焊接头耐工业性环境及海洋性气候腐蚀的性能.通过人造气氛腐蚀试验盐雾试验方法(GB/T10125-2012)、金属和合金的腐蚀电化学试验方法恒电位和动电位极化测量导则(GB/T24196-2009),对6005A-T6铝合金型材搅拌摩擦焊接头的耐盐雾腐蚀性能及耐电化学点蚀性能进行了研究.盐雾试验搅拌摩擦焊接头腐蚀率低于母材,说明接头耐盐雾腐蚀性能更好;腐蚀后形貌保持最好的是热机影响区,其次是焊核.电化学试验搅拌摩擦焊热机影响区极化曲线在最左上方,腐蚀电流密度为3.005μA/cm2,腐蚀电位为-682.953 mV,说明耐酸性点蚀性能最好,其次是焊核,热影响区电化学参数较差,母材最差.研究结果表明:6005A-T6铝合金型材搅拌摩擦焊接头整体耐腐蚀性能优于母材,尤其是热机影响区耐蚀性能很好,但热影响区耐蚀性能差.     

AA6061-T6板材搅拌摩擦焊温度场仿真

基于摩擦产热机制对搅拌摩擦焊接过程瞬态温度场进行了仿真研究,发展了基于线能量的摩擦系数预测-修正方案,给出了平轴肩-圆柱针、凹轴肩-圆柱针、平轴肩-圆台针三种搅拌头的摩擦产热公式.将上述方案和公式通过ABAQUS软件的DFLUX子程序实现,对AA6061-T6铝合金板材搅拌摩擦焊接过程温度场进行仿真.仿真结果显示:基于线能量的摩擦系数预测-修正方案能够有效地反映摩擦系数随温度升高而减小的变化趋势;焊接最高温度随着轴肩凹角的增大而增大,随着搅拌针锥角的增大而减小.     

搅拌头几何参数及倾角对搅拌摩擦焊接质量影响的数值分析

基于ABAQUS有限元软件,建立铝合金搅拌摩擦焊接过程的完全热力耦合模型,分析了搅拌头形状尺寸以及焊接倾角对焊接质量的影响.结果表明,与无焊接倾角和轴肩凹角的搅拌头相比,采用2°焊接倾角和80.5°轴肩凹角的搅拌头焊接时,热塑性材料流动性更好,焊缝成型质量更好;圆锥形搅拌针焊接质量要好于圆柱形搅拌针;焊接缺陷的产生主要是由于在焊接过程中热输入不足,前进侧达到热塑性流动的材料不足造成.     

搅拌头几何对AZ91镁合金搅拌摩擦焊温度场及材料变形的影响

为探究搅拌头几何对搅拌摩擦焊接的影响,基于DEFORM-3D软件,应用全热力耦合有限元分析技术对AZ91镁合金板材搅拌摩擦焊接过程进行了仿真研究,并深入探讨了轴肩凹角和搅拌针锥角的独立变化对焊接过程温度场及材料变形的影响.结果表明,轴肩凹角和搅拌针锥角的变化对焊接过程的温度和材料变形有显著影响.随轴肩凹角增大,焊接温度和塑性应变呈非线性升高,且其变化敏度逐渐减小.凹角由0°增至3°,温度由503升至551℃,应变由107增至134 mm/mm;凹角由3°增至4.5°,温度由551升至556℃,应变由134增至138mm/mm.随搅拌针锥角增大,焊接温度和塑性应变均在达到最大值后下降.锥角2.5°时温度值最大,为508℃;2.5°～12.5°,温度由508降至495℃.锥角为5°时塑性应变值最大,为121 mm/mm,5°～12.5°应变由121降至115 mm/mm.综上建议,轴肩凹角和搅拌针锥角不宜过大或过小,分别取3°和5°时,焊接过程中温度和材料变形较佳.     

搅拌摩擦焊工艺探索与研究

对铝合金薄板的对接、角接及圆筒纵缝进行了搅拌摩擦焊工艺实验。实验结果表明：搅拌焊头的结构形状、旋转速度及焊接速度是决定搅拌摩擦焊焊缝成型及接头组织、性能的重要因素。     

搅拌摩擦焊工艺探索与研究

对铝合金薄板的对接、角接及圆筒纵缝进行了搅拌摩擦焊工艺实验.实验结果表明:搅拌焊头的结构形状、旋转速度及焊接速度是决定搅拌摩擦焊焊缝成型及接头组织、性能的重要因素.     

陶瓷衬垫在铁路货车焊接生产中的应用

模拟40 t轴重矿石车的牵引梁下盖板与枕梁下盖板的对接焊缝形式,采用单面焊双面成型（加陶瓷衬垫）的工艺方法进行试验,并通过对焊接接头的力学性能检验、微观组织观察和分析,证明了该工艺的可行性,现已应用于出口澳大利亚铁路货车的批量生产中.     

钢轨加压铝热焊的研究

为了提高钢轨常规铝热焊的接头质量,作者对钢轨加压铝热焊工艺进行了试验研究.结果表明,这种工艺使铸态焊缝变窄,母材产生一定塑性变形,接头韧性大幅度提高,是既能保证接头质量又便于现场生产使用的一种工艺.     

Application of image morphology in detecting and extracting the initial welding position

A method of image morphology in detecting and extracting the initial welding position during the autonomous welding process is described. During the process, firstly visual sensing technology is used to capture the straight seam image, and secondly the image edges are detected by morphological corrosion edge detection algorithm, with which can retain the critical information while filter other interferences effectively at the same time. Then morphological processing algorithm is used to conduct the direction of filter by selecting the multidirectional linear structuring elements and finally get the initial weld position point coordinates with the Hough transform. The algorithm is simple, rapid, self-adaptability with high accuracy for interferences except long lines so as to accomplish the entire process of detecting the initial welding position. It can meet the practical demands of automatic guidance for robotic welding.     

基于Marc和遗传算法的焊接工艺参数优化

焊接变形的大小主要受焊接速度、焊接电流、电压、送丝速度、焊接顺序等工艺参数的影响.根据焊接热加工特点和实际需要,针对设计变量数目繁多、类型多样的焊接工艺,采用遗传算法与有限元分析相结合的方式,对重点参数进行了优化.以二维平板对接焊的模型为例,以工件最小焊接变形量为优化目标,经过遗传算法进化后,结合有限元方法进行每组参数组合的焊接过程热力耦合分析,找出焊接能量和焊接速度的最优组合,为焊接工艺的优化和制定提供科学的评价和预测.     

串联半桥式场效应管弧焊逆变器可靠性分析

在建立了串联半桥式场效应晶体管弧焊逆变器主回路工作过程数学模型的基础上，讨论了电路主要参数对逆变器工作过程及其可靠性的影响，指出了弧焊逆变器设计中应注意的问题。     

船舶大型构件焊接变形的分析与控制

船体大型结构件的焊接变形直接影响船舶制造的质量和精度．对船体大型结构件焊接变形产生的各种原因,以及影响因素进行分析;提出根据船舶结构的焊接特点,选择合理的焊接工艺措施和参数以减小焊接变形,从而提高船舶制造的质量和精度．     

动车组构架激光-MAG复合热源焊接工艺参数

针对高速列车转向架焊接构架中典型的平板对接接头、T型角接接头和管板搭接接头,采用激光-MAG电弧复合热源焊接方法进行了系统的焊接工艺试验,确定了平板对接、T型角接和管板搭接接头的坡口角度、钝边尺寸和组焊间隙,以及相应的激光-MAG复合热源焊接工艺参数,为激光-电弧复合焊接方法在构架制造中的应用提供了工艺参数和技术基础.     

基于神经网络的船体焊接规范自动预测方法研究

针对目前船体焊接规范参数设计的特点,设计了船体焊接规范自动决策的人工神经网络模型．通过实际焊接工艺数据对网络模型进行训练,把以规则显示表达的工艺设计知识转化为隐式网络权值,应用网络推理机快速、准确地预测船体焊接规范参数．实验表明所建神经网络模型具有较好的自学习和预测能力,为船体焊接工艺参数优选提供了一条新途径．     

冲压焊接离心泵的结构分析与设计

通过对多级离心泵的性能结构进行分析,基于冲压工艺设计出冲压焊接多级离心泵的基本构成,讨论了部分零件的主要结构及其冲压工艺过程,最后将零件进行焊接并装配成完整的冲压焊接多级离心泵.并对其叶轮内流体进行CFD静压力场分析.     

不同氟化物对钛合金焊接工艺性能的影响

研究通过配置不同配方的药芯焊丝,对钛板进行堆焊.针对堆焊过程中出现的不同试验现象进行统计,并从电弧稳定性、飞溅大小、熔渣脱渣性、焊缝表面成形及气孔等方面,分析钛药芯焊丝中氟化物对其工艺性能的影响.试验结果表明,C组通过BaF2取代CaF2后,电弧稳定性较高,飞溅较小,同时熔渣覆盖均匀,保护效果好,能够实现焊缝成形美观,焊接工艺性能最好.而A组由于冰晶石在熔池中分解,形成气泡放出型飞溅,导致焊缝成形很差.残留于渣中的冰晶石降低了熔渣的流动性,焊缝熔渣没有出现中间薄而两边厚的情况.B组由于Na2 SiF6分解温度较低,Na2 SiF6分解产生的NaF增大了熔渣的流动性,导致焊缝中间熔渣薄而边缘较厚.三组焊缝中均未出现气孔.