摩擦焊接的案例
技術 | 攪拌摩擦焊接標準的分析研究
攪拌摩擦焊接方法與弧焊存在本質不同，隨著在軌道車輛中的應用日益廣泛，迫切需要建立軌道車輛攪拌摩擦焊接制造技術的行業(yè)標準，以指導攪拌摩擦焊接設計，規(guī)范攪拌摩擦焊接生產，保證焊接質量。但是，目前針對軌道車輛行業(yè)的攪拌摩擦焊技術標準還沒有制定，因此需要根據軌道車輛行業(yè)實際情況，系統分析現有攪拌摩擦焊接標準的優(yōu)缺點，制定適合我國實際軌道車輛鋁合金焊接生產的攪拌摩擦焊技術行業(yè)標準，為該技術在軌道車輛生產中的應用和推廣提供依據。
1 攪拌摩擦焊接標準
國外對于攪拌摩擦焊接標準的研究已經開展了大量的工作，但受攪拌摩擦焊技術軍工應用背景及保持本企業(yè)攪拌摩擦焊技術領先地位等因素的影響，國外制定的有關攪拌摩擦焊標準方面的資料大都未公開報道。在國內，航空、航天等單位相繼開展了攪拌摩擦焊研究工作，實現了攪拌摩擦焊接技術在航空航天等制造領域的工程應用。
航天科技集團公司一院211廠在前期研究的基礎上，結合航天系統兄弟單位的應用經驗，編制了國內首份攪拌摩擦焊航天行業(yè)標準《鋁合金攪拌摩擦焊技術要求》，為攪拌摩擦焊接技術在航天領域的工程應用奠定了基礎。目前公開的攪拌摩擦焊標準有國際標準ISO252392011鋁的攪拌摩擦焊和美國的AWSD17.3:2010航空航天鋁合金攪拌摩擦焊技術規(guī)范。
國內公開的標準有航天行業(yè)標準QJ20043-2011鋁合金中厚板攪拌摩擦焊技術要求;QJ20044-2011鋁合金攪拌摩擦焊工藝規(guī)范;QJ20045.2011鋁合金攪拌摩擦焊接超聲波相控陣檢查方法;QJ20046-2011鋁合金摩擦塞補焊技術要求;QJ20047-2011鋁合金摩擦塞補焊工藝規(guī)范。
2 攪拌摩擦焊標準分析對比
2.1 適用范圍
雖然標準都是關于鋁合金的攪拌摩擦焊接，但對于鋁合金的種類及焊接工藝選擇有具體規(guī)定。
展開 攪拌摩擦焊接的熱力耦合分析模型
隨著數值模擬技術在攪拌摩擦焊接研究中的應用日益廣泛，對模型本身的準確程度要求越來越高，因而針對數值分析模型的研究顯得更有意義。通過分析攪拌摩擦焊接熱力耦合計算方面的相關資料，結合實際開展的攪拌摩擦焊接試驗以及試驗過程中對部分物理量的測量和分析，建立更加完善的攪拌摩擦焊接數值模擬模型。對生熱過程、材料模型、夾具約束以及攪拌頭機械載荷作用都進行細致分析和探討，在新模型中采用被焊材料的剪切極限作為生熱驅動力，考慮被焊材料的力學性能隨溫度和溫度歷史發(fā)生變化，建立夾具和試板之間的接觸關系，并在力學分析模型中將攪拌頭機械載荷簡化考慮。利用新建立的數值分析模型對鋁合金薄板攪拌摩擦焊接過程進行模擬，得到和試驗結果吻合較好的溫度場、殘余應力和變形結果。
攪拌摩擦焊接的熱力耦合分析模型.pdf
展開 線性摩擦焊接2D有限元模擬（Implicit+Explicit）兩種方法交流學習 ￥179
<p>線性摩擦焊接技術不同于常規(guī)旋摩擦焊接技術，兩個接觸工件相互往復摩擦產熱，運動方式以正弦運動規(guī)律為主，在兩端壓力作用下擠壓焊合。對同質和異質熔焊難焊的材料可以實現有效的冶金結合，滿足工程需要的力學性能指標要求。本帖子分享了基于ABAQUS有限元和DEFORM有限元兩種計算平臺的線性摩擦焊接計算案例，其中前者對Implicit模塊下采用DEFLUX實現產熱和mesh to mesh 實現飛邊畸變處理，對Explicit模塊下采用完全熱力耦合方式基于簡化的修正庫倫摩擦模型描述產熱；Deform平臺則基于剛體/變形體接觸對原則建立三維計算模型，模型參數和設定僅供對線性摩擦焊接技術感興趣的焊接同仁參考學習，有歧義地方可以互相交流學習。
展開 技術研究 | 振動摩擦焊接法制備高滑石粉填充PP的發(fā)動機進氣歧管
主要原因是低振幅下，剪切力較低，接觸面處塑料分子之間熱運動能力不足，導致分子鏈之間的纏結程度降低，焊接強度低于2.41MPa。另外PP-Talc40%體系在振動摩擦焊接的固液相變階段，由于摩擦生熱導致的流體層與層之間的橫向流動，在接觸面區(qū)域更多的是上下樣品的滑石粉進行相互交叉結合，在接觸面處如果分子鏈纏結程度不足，將會導致比較低的焊接強度。
圖5不同深度焊接后的樣條焊接頭處橫截面的二次元影像（壓緊參數3 MPa，振幅1.2 mm）
從圖5焊接頭處橫截面的二次元影像可以看出，當振幅固定為1.2 mm，壓緊參數設定為3 MPa時，其焊接面影像中灰黑色局部區(qū)域占比相差不大，表明高振幅條件下，其焊接強度受焊接深度的影響較小。
因而，需要選擇相對較高的振幅進行PP-Talc40%體系振動摩擦焊接。在高振幅的條件下，尤其焊接振幅選擇1.8mm時，較低的焊接深度下就能夠達到比較高的焊接強度。
2.4焊接機壓緊參數對焊接強度的影響
固定焊接振幅1.8 mm，焊接壓緊參數設定為3MPa、4MPa和5MPa，選擇單工位的焊接方式，焊接深度選擇為0.7 mm，0.9 mm，1.1 mm，1.3 mm和1.5 mm。
圖6焊接強度隨著焊接深度和壓緊參數的變化關系圖
從圖6可以看出，當控制焊接振幅和焊接深度相同時，壓緊參數4MPa下的焊接強度均比3MPa下大，當焊接深度1.3mm時，焊接強度均值為10.12MPa，約占ISO拉伸樣條拉伸強度29%。當壓緊力為5 MPa時，上下模具合模時，樣品被破壞，強度較低，均值在0.16MPa左右。
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三維連續(xù)驅動摩擦焊接 ￥39.9
本文件是三維連續(xù)驅動摩擦焊接模型的inp文件，有建模和參數設定，適用于沒有基礎的小白。
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攪拌摩擦焊接仿真
求ansys攪拌摩擦焊接仿真例子，視頻文獻都可，感謝感謝。
異種材料攪拌摩擦焊接模擬
我在用顯示動力學方法做異種材料攪拌摩擦焊接模擬時，總是出現大變形，網格畸變，有哪位大佬會啊，教教孩子，可有償！
耦合歐拉-拉格朗日（CEL）法攪拌摩擦焊接模擬
20170929205500.gif
采用耦合歐拉-拉格朗日法對攪拌摩擦焊接攪拌頭下扎過程進行Abaqus數值模擬。
技術 | 攪拌摩擦焊在大型運輸機和新型戰(zhàn)斗機中的應用
表1 典型鋁合金材料攪拌摩擦焊接頭強度和斷裂位置對比
03
飛機結構攪拌摩擦焊關鍵技術研究
要實現大型運輸機和新型戰(zhàn)斗機等飛機結構的攪拌摩擦焊接，需要針對飛機典型結構開展攪拌摩擦焊工藝技術研究，掌握攪拌摩擦焊對飛機結構，尤其是壁板類結構的適應性，其中對攪拌摩擦焊工具的優(yōu)化設計和焊接變形控制是飛機結構攪拌摩擦焊關鍵技術。而焊接變形行為攪拌摩擦焊變形控制技術研究的重點。
3.1 攪拌摩擦焊變形控制技術研究
攪拌摩擦焊要在飛機結構上得到應用，必須解決保持結構零件的尺寸完整性以及減少焊接應力和變形的問題。飛機零件經過焊接熱循環(huán)和焊接力的作用，結構會產生收縮變形和殘余內應力。圖1顯示出了常規(guī)攪拌摩擦焊和動態(tài)射流沖擊攪拌摩擦焊的對比結果，這種動態(tài)變形控制技術應用在壁板類零件上，能使變形量降低到 1/10，甚至更小。
圖1 3.5mm厚5083鋁合金變形控制比較
焊接壓緊方案為腹板、豎板、U框板焊接，采用雙滾輪＋槽形壓板壓緊，L 型材焊接時采用單滾輪壓緊。焊前對工藝參數和攪拌頭進行了優(yōu)化，焊接過程加動態(tài)氣霧隨動冷卻，焊后采用了滾壓校形，零件焊后整體變形量僅為 1mm，在攪拌摩擦焊工程化應用方面取得較大突破，其實物圖如圖2所示。
圖2 駕駛艙背板零件攪拌摩擦焊實物
3.2 新型運輸機和新一代戰(zhàn)斗機結構零件的攪拌摩擦焊
目前，通過典型飛機結構零件的攪拌摩擦焊制造，北京航空制造工程研究所已經在攪拌摩擦焊工藝優(yōu)化和控制、攪拌工具、特殊焊接工裝夾具的設計制造、攪拌摩擦焊接過程控制、零件變形控制和校正等方面積累了技術經驗。
展開 航天工業(yè)攪拌摩擦焊裝備
作為國內最早應用攪拌摩擦焊技術的行業(yè)之一——航天工業(yè)，早在2003年就開始了與賽福斯特公司的合作，本期為您介紹賽福斯特為于航天工業(yè)領域開發(fā)的攪拌摩擦焊接裝備。
2004年，航空工業(yè)賽福斯特公司向中國航天集團某單位交付了第一臺用于導彈殼體攪拌摩擦焊接的特種裝備。
Type: FSW-3LM-025
Max Thickness:25mm
X Axis:0-2400mm
Y Axis:0-1000mm
Z Axis:0-400mm
Control System:SIEMENS 840D
Closed loop control:Force Control
2005至2008年期間，航空工業(yè)賽福斯特公司向上海航天某單位交付了用于運載火箭燃料貯箱環(huán)縫焊接的數控懸臂式攪拌摩擦焊裝備、用于運載火箭燃料貯箱縱縫焊接的立式縱縫攪拌摩擦焊裝備、用于大厚度雷達面板焊接的雙梁重載攪拌摩擦焊裝備及用于平面二維散熱器焊接的平面二維攪拌摩擦焊裝備。
展開 新能源pack系統散熱解決方案-液冷板工藝
目前冷板的主要的工藝如下：
型材+焊接：
利用擠壓工藝將冷板流道直接成型，再通過機加方式打通循環(huán)，通常采用摩擦焊接、釬焊焊接等焊接工藝進行密封，此工藝生產效率高，成本低；不適用于散熱密度過大，表面不適合太多螺絲孔而限制水道走向或降低可靠性。主要應用于：動力電池水冷散熱加熱裝置、分水盒以及標準功率模塊一體化散熱產品。
機加+焊接：
水冷板采用機加的方式，內部流道尺寸、路徑均可自由設計，適合功率密度較大、熱源布局不規(guī)則、空間受限的熱管理產品，主要應用于：風電變流器、光伏逆變器、IGBT、電機控制器、激光器、儲能電源、超算服務器等領域的散熱產品設計上。
壓鑄+焊接：
內壓鑄工藝是非常成熟且應用廣泛的成型方式，隨著新能源汽車的快速發(fā)展, 成為電機控制器、動力電池包托盤及散熱箱體成批量生產的首選方式，但需在工藝上控制壓鑄雜質、汽孔等問題，保守采用密封圈方式或者采用摩擦焊焊接的方式，都需要在工藝上提高可靠性避免導致漏水問題。
摩擦焊是實現焊接的固態(tài)焊接方法。在壓力作用下，是在恒定或遞增壓力以及扭矩的作用下，利用焊接接觸端面之間的相對運動在摩擦面及其附近區(qū)域產生摩擦熱和塑形變形熱，使及其附近區(qū)域溫度上升到接近但1一般低于熔點的溫度區(qū)間，材料的變形抗力降低、塑性提高、界面的氧化膜破碎，在頂鍛壓力的作用下，伴隨材料產生塑性變形及流動，通過界面的分子擴散和再結晶而實現焊接的固態(tài)焊接方法。摩擦焊相較傳統熔焊最大的不同點在于整個焊接過程中，待焊金屬獲得能量升高達到的溫度并沒有達到其熔點，即金屬是在熱塑性狀態(tài)下實現的類鍛態(tài)固相連接。
相對傳統熔焊，摩擦焊具有焊接接頭質量高——能達到焊縫強度與基體材料等強度，焊接效率高、質量穩(wěn)定、一致性好，可實現異種材料焊接等。
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A：解密航空材料的焊接技術
【引言】
慣性摩擦焊（IFW）是一種廣泛應用于相似或異種材料固態(tài)連接的方法。三個獨立的參數，即飛輪轉動慣量I，初始飛輪動能Eo以及軸向壓力P控制著焊接過程。正確地選擇這些參數對于獲得良好的焊接質量非常重要。每個參數控制IFW的不同物理過程。在IFW期間，軸向壓力P使相互旋轉的連接表面（由I和Eo控制的角速度）接觸，界面發(fā)生摩擦將飛輪的動能轉換成熱能，同時令接合表面的溫度迅速增加，進而導致一個或兩個接合材料的屈服應力σy降低至流動應力以下。此時，表面層開始流動并在接觸區(qū)域外橫向擠出，從而形成特征閃光。然而，對于鎳基高溫金，在IFW期間會在焊接界面處或其附近產生各種缺陷，包括氧化物/碳化物薄膜，氣孔鏈和裂縫，嚴重影響焊接后構件的性能。最近，有學者對鎳基高溫合金慣性摩擦焊接行為進行了研究，并討論了IFW工藝參數與焊接性能及焊后性能之間的關系。
【成果簡介】
近日，來自美國空軍研究實驗室的O. N. Senkov (通訊作者)等人在Metall. Mater. Trans. A上發(fā)布了一篇關于鎳基高溫合金慣性摩擦焊的文章，題為“A Comparison of the Inertia Friction Welding Behavior of Similar and Dissimilar Ni-Based Superalloys”。 作者測定了相似(LSHR至LSHR或Mar-M247至Mar-M247)和異種(LSHR至Mar-M247)合金的慣性摩擦焊接行為。確定了IFW工藝參數與焊接響應之間的關系，例如飛輪機械能轉化為連接樣品熱的動力學和效率，焊接持續(xù)時間，閃光形成動力學和粘結質量，并確定了獲得良好焊接的條件。
展開 中南大學在航空航天特種材料/構件制造方向獲突破性進展！
圖2 C919大飛機機輪剎車系統
突破了船用電機轉子超厚高強高導銅合金互連及異種銅合金密封連接用超聲攪拌摩擦焊關鍵技術
船用電機超厚高強高導銅合金轉子、異種銅合金構件的低電阻率、大熔深結構焊接是亟待突破的關鍵技術。中南大學發(fā)明了首臺超厚銅合金超聲攪拌摩擦焊接專用裝備與工藝技術，突破了電機轉子焊縫無損檢測以及缺陷補焊關鍵技術，首次將電機轉子相關構件用超聲攪拌摩擦焊連接，解決了異種銅合金高溫焊接導致弱化性能等技術難題，實現了船用大型電機轉子、超厚銅合金的大焊深、低電阻率、高強度連接，使電機與發(fā)電機轉子導條連接電阻降至常規(guī)焊1/10，大幅提升了電機性能，此轉子已成功應用于船舶，中南大學已成為國內唯一為船舶產品銅合金構件提供超聲攪拌摩擦焊接的技術研發(fā)基地，為我國新型船舶研制提供了性能升級的變革性技術。
圖3 超聲攪拌摩擦焊接新工藝與典型件
開發(fā)了重要航空航天用高性能新材料
高品質大規(guī)格鑄錠、高性能鋁合金厚板/型材是航空航天關鍵承力構件制造所需的重要基礎材料，大鑄錠成分偏析、厚板/型材性能低一直是國產化材料制備存在的主要難題。
展開 自適應網格（ALE）技術模擬攪拌摩擦焊接
自適應網格（ALE）技術模擬攪拌摩擦焊接
abaqus傳統攪拌摩擦焊接熱源Fortran子程序和模型inp文件 ￥19.89
abaqus傳統攪拌摩擦焊接熱源Fortran子程序和模型inp文件
