搅拌摩擦连接技术应用及其过程作用力研究.pdf

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1、·综述与展望·左敦稳，等·搅拌摩擦连接技术应用及其过程作用力研究搅拌摩擦连接技术应用及其过程作用力研究左敦稳，张圣斌(南京航空航天大学机电学院，江苏南京210016)摘要：搅拌摩擦连接是一种先进的连接技术，应用前景十分广阔。在分析搅拌摩擦连接原理及特点的基础上，介绍了该技术的应用及其作用力研究现状，并以两种铝合金板材为对象，采用自制的八角环测力仪对搅拌摩擦连接过程中的三维作用力开展了实验研究。分析了搅拌摩擦连接作用力在连接过程中的变化特点，得到了搅拌头转速、进给速度对稳定阶段作用力的影响趋势。关键词：搅拌摩擦连接；应用；作用力中图分类号：TG4文献标志码：A文章编号：

2、1671—5276(2014)02—0001—05StudyonItsApplicationandForcesDuringFrictionStirJoiningZUODun—wen，ZHANGSheng—bin(CollegeofMechanical&ElectricalEngineering，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing210016，China)Abstract：FrictionStirJoining(FSJ)isatypeofadvancedjoiningtechnologywithbroa

3、dapplicationprospects．Inthispaper，afteranalyzingtheprincipleandcharacteristicsofFSJ．itsapplicationandthestudyontheprocessingforcesareintroduced．Then，aserf-developedoctagonalringtypedynamometerisusedtoinvestigatethe3-dimensionalforcesexperimentally，wheretwotypesofAIaloyplatesareusedaswor

4、kpiece．TheforcevariationduringtheFSJprocessisdiscussed，andtheefectsoftherotationandthefeedrateofthestirtoolaremadeclearinthestablestage．Keywords：frictionstirjoining；application；processingforce有2000多件。0引言在FSJ装备设计以及连接品质控制过程中，搅拌头与工件的相互作用力是个十分重要的基础参数。一方面，它搅拌摩擦连接(frictionstirjoining，FSJ)，通称搅

5、拌摩可以为装备的强度和刚度设计提出依据，同时还可以为擦焊(frictionstirwelding，FSW)是由英国焊接研究所FSJ过程监测、应力及变形分析等提供基础数据HJ。目(TwI)于1991年发明的一种新型固相连接技术”，被认前，还没有用于计算作用力的理论公式，研究中需采用实为是世界焊接技术发展史上从发明到工业应用时间跨度验与仿真相结合的方法获得相关作用力数据。最短、发展最快的一项连接新技术，被誉为继激光焊接后最为革命性的连接方法。。FSJ以其自身独特的技术优1FSJ的技术特点及应用势，已经被广泛用于多种材料的连接加工，尤其对导热性高、焊接性较差的镁合金、铝合金

6、等材料，其技术优势更加1．1技术特点突出。FSJ技术自发明以来，一直受到国际学术界与工业界FSJ过程中，旋转的搅拌头在一定的下压量条件下扎的高度重视。一方面，围绕连接机理、连接区域的微观组入两块被连接板材的结合处，并以一定速度前进。工件材织结构、接头强度及耐磨耐蚀性能等开展了广泛的基础研料在与轴肩和搅拌针接触的区域受到摩擦和塑性变形的究，同时针对应用中的连接设备主机、专用工装、搅拌头以作用，而产生热量并软化；在搅拌针旋转作用下，软化的材及工艺参数优化等也开展了较为系统的研究与开发工作。料被挤压变形产生流动，填充搅拌针后方所形成的空腔，目前，世界上已有超过200家企业、

7、研究院所等机构从英从而将两块板材连接起来。其原理如图1所示。国TwI获得了专利许可，围绕该技术应用的各种专利已基金项目：国家自然科学基金资助项目(No．51175255)作者简介：左敦稳(1962一)，男，安徽庐江人，博士，南京航空航天大学机电学院教授，博士生导师，兼任中国刀具协会切削先进技术研究分会学术委员会主任，享受国务院政府特殊津贴，国防工业“511人才工程”学术技术带头人，江苏省“青蓝工程”新世纪学术带头人。获国家科技进步二等奖1项，省部科技进步奖11项；获国家发明专利授权4O余件；发表学术论文300余篇。主要研究方向为切削加工、材料加工、超