基于不同曲率的摩擦搅拌焊

《基于不同曲率的摩擦搅拌焊》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、毕业设计（论文）开题报告题目：基于不同曲率的摩擦搅拌焊专业名称机械设计制造及其自动化班级学号07031421学生姓名聂星星指导教师徐卫平填表日期2011年4月8日一：选题依据及意义：1.选题的依据1.1.搅拌摩擦焊的原理　　搅拌摩擦焊方法与常规摩擦焊一样．搅拌摩擦焊也是利用摩擦热作为焊接热源。不同之处在于．搅拌摩擦焊焊接过程是由一个圆柱体形状的焊头(weldingpin)伸入工件的接缝处，通过焊头的高速旋转，使其与焊接工件材料摩擦，从而使连接部位的材料温度升高软化．同时对材料进行搅拌摩擦来完成焊接的。焊接过程如图(1)所示。在焊接过程中工件要刚

2、性固定在背垫上，焊头边高速旋转．边沿工件的接缝与工件相对移动。焊头的突出段伸进材料内部进行摩擦和搅拌，焊头的肩部与工件表面摩擦生热，并用于防止塑性状态材料的溢出，同时可以起到清除表面氧化膜的作用[1]。在焊接过程中，焊头在旋转的同时伸入工件的接缝中，旋转焊头与工件之间的摩擦热，使焊头前面的材料发生强烈塑性变形，然后随着焊头的移动，高度塑性变形的材料流向焊头的背后，从而形成搅拌摩擦焊焊缝。搅拌摩擦焊对设备的要求并不高，最基本的要求是焊头的旋转运动和工件的相对运动，即使一台铣床也可简单地达到小型平板对接焊的要求。但焊接设备及夹具的刚性是极端重要的。

3、焊头一般采用工具钢制成，焊头的长度一般比要求焊接的深度稍短应该指出，搅拌摩擦焊缝结束时在终端留下个匙孔。通常这个匙孔可以切除掉，也可以用其它焊接方法封焊住[2]。简单原理图1.2搅拌摩擦焊的优缺点：优点：搅拌摩擦焊作为一种用于低熔点合金板材焊接的固态连接技术，与传统的融化焊接技术相比，搅拌摩擦焊技术的优点是：简单、高效、节能、没有焊接消耗：焊接过程不需要填充焊丝及保护气体：焊接前不需要开坡口和对材料表面的氧化层等作特殊处理：焊后焊缝表面平整，不变形，接头无气孔、裂纹，无需后续处理；焊接过程中母材金属不熔化，可以实现全位置焊接；由于焊接中没有电弧

4、，所以无电磁冲击，不影响其他电器使用；由于搅拌摩擦焊是一种完全机械化的连接技术，可以实现焊接过程以及焊接热输入的精确控制，焊接质量完全有搅拌头的形状和焊接参数决定，所以可以实现精确的过程监控；焊接温度低于金属的熔点，所以无合金元素的烧损；高生产率，适用于自动化焊接；焊接过程中无飞溅、烟尘及弧光辐射等，对人体无危害；焊接过程中不需要电流、电压的输入，没有触电危险等缺点：基于搅拌摩擦焊方法技术特点，只能用于平直工件和带有邻接和背侧的空心件，被焊零件需要有一定的刚度或被牢牢固定后才能实现焊接，故需要有强有力的固定的工装夹具以保证工件在整个焊接过程中保

5、持正确的焊接位置；焊接结束由于搅拌头的回抽，焊缝的束端留有“匙孔”，所以必要时，焊接工艺上要添加“引焊板或退焊板”。与弧焊相比，搅拌摩擦焊缺乏相对的工艺柔性，对工装设备要求较高，难以用于复杂焊缝的焊接：搅拌摩擦焊过程中，需要对焊缝施加巨大的顶端压力，这也限制了搅拌摩擦焊技术在机器人等设备上和汽车等生产线上的应用[3]。搅拌摩擦焊具有十分广阔的发展前景，在工业生产中能极大的提高产品的质量和生产效率。经济效益十分明显。从研发以来，在技术和工艺上都得到了十足的发展。但由于技术和工艺限制目前搅拌摩擦焊只限用于直板平面材料的加工，在曲面材料加工领域使用的

6、非常少。出现上述情况的主要原因是目前对于不同曲率板材搅拌摩擦焊没有一种可以通用的夹具，目前已经开发出来的夹具也都多是针对直板材，少数的曲面板材的装夹工具大都是针对单一曲率板材。缺乏可以在一定曲率范围内通用的装夹工具。缺乏装夹工具成了目前搅拌摩擦加工曲面板材技术的瓶颈，使得加工曲面板材效率底下。因此设计一种在一定曲率范围内可以通用的夹具显得十分需要。此次选题志在研究一种可以在一定曲率范围内通用的夹具，提高夹具在加工中的使用效率，推动搅拌摩擦焊技术进一步发展。2选题意义2.1有色金属焊接的缺陷2.11焊接结构容易引起较大的残余应力。由于绝大多数焊接

7、方法都采用局部加热，经焊接后焊件，不可避免的在结构中会产生一定的焊接变形，从而影响结构的承载能力，加工精度尺寸稳定性。同时，在焊缝与焊件交界处还会引起应力集中，对结构的脆性断裂有较大影响。2.12焊接接头中容易存在一定数量的缺陷，如裂纹。气孔，夹渣，未焊透，未融合等。缺陷的存在会降低强度，引起应力集中，损坏焊缝致密性，是造成焊接结构破坏的主要原因之一。2.13  焊接接头具有较大的性能不均均性。由于焊缝的成份及金相组织与母材不同，接头各部位经历热盾环不同，使不同区或接头的性能不同。2.14  焊接过程中产生高温，强光及一些有毒气体，对人体有一定

8、的损害，故需要坚强劳动保护。2.2曲面搅拌摩擦焊在航空航天业中的应用在1998年，波音公司开始对搅拌摩擦焊的战斗机零件进行常规力学性能和疲劳性能研究，