线性摩擦焊设备的振动测量和分析

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1、焊接工艺WELDINGPROCESS线性摩擦焊设备的振动测量和分析VibrationMeasurementandAnalysisofLinearFrictionWeldingMachine中航工业北京航空制造工程研究所航空焊接与连接技术航空科技重点实验室李　辉　张田仓　江乐天[摘要]针对线性摩擦焊设备焊接误差较大的问题，采用参数记录系统和加速度传感器测量了设备多个部位的振动幅度，并设计了高刚度顶锻滑台，为线性摩擦焊设备优化结构设计、减小振动以提高焊接精度提供了参考。关键词：线性摩擦焊设备振动焊接精度[A

2、BSTRACT]Fortheerroroflinearfrictionweld-ingequipment,parameterregistersystemandaccelerationtransducerareusedtomeasuretheamplitudeofvibrationatdifferentpositionsofthemachine.Highrigidityforgingworkingstationwhichisdesignedtoreducethevibrationcansupplyrefe

3、rencesforoptimizingstructuredesign,re-图1国内第一台线性摩擦焊设备ducingvibrationandincreasingweldingaccuracy.Fig.1ThefirstdomesticlinearfrictionweldingequipmentKeywords:LinearfrictionweldingmachineVi-brationWeldingAccuracyDOI:10.16080/j.issn1671-833x.2015.11.105振动顶锻a

4、±线性摩擦焊是近些年发展起来的新型固相焊接方L±c法，优点包括：固相焊接，能够获得致密的锻造组织；接头综合力学性能好；焊接过程无需气体保护、无需真空条件；可焊接大尺寸、大截面以及异种金属材料的钛合[1]金等有色金属构件。为了满足高性能发动机对整体叶盘的需求，美国MTI、德国MTU、英国Thompson、法国ACB等公司陆续b±开发了线性摩擦焊设备用于整体叶盘的焊接。北京航空制造工程研究所于2006年研制成功国内第一台线性图2焊后试件3个方向的误差Fig.2Errorinthreeorientations

5、ofweldedsample摩擦焊设备，见图1。该设备采用电液伺服控制系统，垂直方向的激振设备3个方向误差为±0.1mm的指标相比，振动方向误力为147kN，水平方向的顶锻力为196kN，可实现最大差和顶锻方向误差还有较大差距。另外，在整体叶盘焊22000mm钛合金的焊接。在此设备上完成了大量试件接中发现，因为振动方向误差对焊接质量影响最大，所及整体叶盘模拟件的焊接，极大促进了国内线性摩擦焊以应首先研究振动方向误差。导致振动方向误差的众技术的发展和应用。多因素中，首先是设备振动，因此本文研究设备的振动焊

6、接精度是设备的关键指标，一般采用焊后试件3情况并提出改进方案。个方向的误差来表征，见图2，振动方向误差±a、横向1试验方法和试验过程误差±b、顶锻方向误差±c。经检测，焊后试件的振动方向误差为±0.35mm，横1.1试验方法向误差为±0.1mm，顶锻方向误差为±0.35mm，与国外在图1中的线性摩擦焊设备上进行焊接试验。测105航空制造技术·2015年第11期焊接工艺WELDINGPROCESS量设备不同部位的振动加速度，将测量的加速度数据转AC换为振幅后分析结果。1.2试验过程BD（1）配置美国NI公

7、司的参数记录系统和加速度传感器，如图3所示。E（2）加工试件和焊接夹具如图4所示，试件材料为碳钢Q235A，尺寸为20mm×40mm×105mm。图5设备的A、B、C、D、E振动测量点（3）确定工艺参数，见表1。Fig.5VibrationmeasurementpointsA、B、C、D、Eofequipment123456图3参数记录系统图6线性摩擦焊接后试件Fig.3ReferencerecordsystemFig.6Linearfrictionweldedsamples身上A、B点的振动加速度；编

8、号4、5、6试件用于测量顶锻夹具和顶锻滑台上C、D、E点的振动加速度。（6）分析数据。将测量的加速度数据转换为振幅汇总分析对比。（7）提出减小振动的解决方案。2结果与讨论2.1振动数据图（1）A、B点的空振和焊接时振动加速度测量数据见图7、图8（以试件1的数据为例）。图中的A、B代表测量点位置，数字0代表空振状态，数字1代表焊接状态。图4试件和焊接夹具（2）C、D、E点空振时振动加速度测量数据见图9，Fig.4Sampleandweldin