文档介绍：兰州理工大学
硕士学位论文
基于力学信号的搅拌摩擦焊成型机理研究
姓名:韩道彬
申请学位级别:硕士
专业:材料加工工程
指导教师:王希靖
20090501
摘要本课题根据实验需要自行设计了测力实验工作台,从而能够保证实测数据的接下压力和前进力的影响,得到了下压力和前进力的变化规律。结果表明:在同一参数下,焊接不同的材料时,材料所受的下压力和前进力不同;此外,研究了下压力对焊缝表面成形的影响。结果表明,在下压力一定本课题采用大型有限元分析软件.,针对搅拌摩擦焊接过程中下压力的变化对应力场的影响等进行三维数值模拟和有限元分析。模拟结果表明,在拌针周围材料的等效应力最大,轴肩下方材料的等效应力其次,焊缝边缘材料的等效应力相对要小。随着焊接的进行,搅拌针周围温度最高,等效应力也最小。而在稳定焊接阶段,下压力对等效应力的分布影响不大,但是对应力值的大小变化影响很大。模拟结果表明焊接下压力直接影响到焊缝的成形质量。过低的下压力无法得到成形良好的焊缝,模拟结果与实际焊接的结果基本一致。本研究为进一步分析影响搅拌摩擦焊焊缝成形因素奠定了基础,对于确定焊接参数、优化焊接工艺、控制焊接接头组织和性能有重要的实用价值。关键词:搅拌摩擦焊:数据采集;铝合金;下压力;前进力;一;应力场在搅拌摩擦焊接过程中,搅拌头对焊件的力学作用是影响焊接质量的主要因素之一。目前,国内还没有对这方面的实时检测和研究。准确性和可靠性。首先,根据压力传感器尺寸设计力学信号检测工作台,将压力传感器分别安装于其上选定的位置。安装方式为:轴向方向上放置两个,纵向方向上前后各放置一个,侧向方向上左右各放置两个;使工作台在前后、左右以及下部均与压力传感器的触头有很好的点接触。利用数据采集系统,实时检测了焊接过程中搅拌头对焊件的下压力和前进力。通过对梁辖穑辖鹨约梁辖鸾薪涟枘Σ梁附樱芯苛斯ひ詹问院在不同的工艺参数下,焊接同一种材料时,材料所受的下压力和前进力也不同。实验证明,下压力随下压速度和下压量的增加而增加,随旋转速度的增加而减小。影响焊接过程中下压力的主要因素是:旋转速度、下压量及下压速度。在旋转速度不变的条件下,前进力随焊接速度增大而增大。在其它参数都不变的条件下,前进力随压入量的增大而增大;随旋转速度的增大,先增大后减小。随搅拌针长度和直径的增加而增大。的范围内~,焊缝随着下压力的增加而成形良好。焊缝的初始端,焊接下压力对等效应力的变化几乎没有影响。焊接起始阶段,搅硕宦畚
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狶型搅拌摩擦焊机外观图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..插图索引图搅拌摩擦焊微观组织图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图摩擦焊接工艺方法及其分类⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图搅拌摩擦焊原理图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图搅拌针针的长度和直径方向上力的分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图实验方案示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯吐址匠浦卮ǜ衅鳌数据采集分析系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图信号放大器的原理图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯瞬ㄆ鞯刃У缏贰图试验用滤波器电路图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图试验用搅拌头⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一图呔ǘ炔⑿惺莶杉?榈缏钒濉图刂坪拖允久姘濉图杉缏分魈蹇蛲肌图高温拉伸强度与温度对应关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图旋转速度为/南卵沽η摺图下压速度为/南卵沽Ρ浠摺图搅拌头轴肩直径为时的下压力曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图附铀俣任/钡南卵沽η摺图附铀俣任/钡玫降暮阜熳萁孛嫱肌图附梁辖鸢宓南卵沽η摺图附親铜合金板的下压力曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图搅拌针与被焊金属之间的作用力示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图图工作原理示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图力学信号测量工作台⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图笛榉桨甘疽馔肌图高温拉伸试样尺寸⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图不同焊接下压力作用下焊缝表面存在的缺陷⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图不同旋转速度下的下压力⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图不同下压速度下的下压力⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..