攪拌技術的案例
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標準，以指導攪拌摩擦焊接設計，規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實際情況，系統分析現有攪拌摩擦焊接標準的優缺點，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范。
國內公開的標準有航天行業標準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定。
展開 技術 | 攪拌摩擦焊在大型運輸機和新型戰斗機中的應用
前言
近幾十年飛機先進制造技術的變革主要有復合材料、數字化自動裝配技術及金屬結構整體化的制造。鋁合金和鎂合金為代表的輕質合金是航空器和航天器的主要結構材料之一。然而這些輕質合金的可焊性都很差，在飛機中應用攪拌摩擦焊技術是飛機制造技術發展的趨勢之一，同時，攪拌摩擦焊也將在自動化、數字化和柔性化方面得到突破。今年12月，中國兵器工業集團武漢重工集團也于近日與航天科技集團首都航天機械公司簽訂了重型運載火箭大型薄壁貯箱的攪拌摩擦焊設備訂單。這標志著在經歷了15年的漫長積累之后，我國的攪拌摩擦焊技術從實驗室走向了實踐。
01
攪拌摩擦焊的應用發展現狀
傳統飛機結構中主要是采用鉚接和螺栓連接，只有少數結構才使用焊接技術，因為傳統飛機上使用的材料多以輕金屬鋁合金為首，而鋁合金使用釬焊或氬弧焊等傳統焊接技術得到的接頭強度較低或容易出現裂紋等缺陷，因此焊接結果不理想。
為了能提高飛機的質量和性能，需要開發出新的連接技術用來代替傳統的焊接技術應用在航空上。1991 年英國焊接研究所(TWI)發明了攪拌摩擦焊技術，該技術在焊接科學技術的發展史上具有重要的意義。攪拌摩擦焊技術的出現，消除了鋁合金等其它不能被電弧焊所焊接的缺點，其技術特點和潛在的經濟效益已經在航空航天等很多領域發揮了作用。在攪拌摩擦焊的基礎研究方面，全球范圍內都在迅速開展。
展開 活動邀請 | 基于CAE技術的攪拌設備仿真專題研討會
活動時間：05月24日下午13:00至16:00
參會地點：上海市楊浦區國安路432號保輝國際大廈D座802室
攪拌設備發展歷史悠久，以其廣泛的應用領域，橫跨化工、新能源、食品等多元行業。面對各種物料特性——無論是氣液、氣固、液固、液液還是固固，攪拌的目的均各具特色，再加上攪拌設備的形式多種多樣，物料在攪拌設備內的流動極其復雜，合理正確地設計及選擇攪拌器在很大程度上依賴經驗設計。
伴隨CAE技術和計算機硬件的發展，在攪拌設備的開發及選型設計中越來越多的客戶采用仿真技術進行不同攪拌形式下物料流場結構、物料間混合及能耗的研究。且伴隨著數字孿生技術的不斷突破，其在化工工業、過程工業、石油工業都有著落地的應用，能夠預知無法實時監測的過程物理量，幫助企業優化生產過程。
笛佼科技，熱切期望通過本次研討會，與希望通過系統的方法論建立仿真規范，提升仿真能力的客戶攜手共建攪拌設備仿真技術交流的橋梁。同時也期待與從事攪拌設備設計與仿真分析的工程人員共同探索仿真知識，推動攪拌設備行業的轉型升級。
報名渠道
?長按識別二維碼進行報名?
參會價值
? 了解CAE技術在攪拌設備行業的解決方案；
? 了解主要攪拌類型數值仿真分析的一般流程；
? 了解數字孿生攪拌設備解決方案；
? 獲得與行業精英交流的機會，獲取行業成功經驗。
議程介紹
攪拌設備工作過程數值仿真解決方案
數字孿生技術在攪拌設備行業的應用
典型攪拌過程場景仿真分析流程介紹（Fluent/ Rocky/Particle Works）
互動答疑
活動咨詢
電話：021-65880321 梁先生
郵箱：mkt.service@djoin.com.cn
展開 比SLM速度快10倍的攪拌摩擦沉積金屬3D打印，MELD技術新突破
導讀：傳統的金屬3D打印技術多是采用高能束將材料熔化后完成冶金結合，由于熔化過程涉及固液相變，導致材料在打印中難免產生缺陷。MELD制造公司推出的攪拌摩擦沉積3D打印技術則另辟蹊徑，開發出了一種不使用高能熱源，也不需要保護氣氛的新型攪拌摩擦沉積增材制造技術，且擁有十倍于粉末床熔融技術的成形速度。
2022年3月7日，位于弗吉尼亞州克里斯蒂安斯堡的3D打印技術開發商MELD制造公司已經與弗吉尼亞理工大學開展合作，以尋求進一步推進其增材制造摩擦沉積技術。
一直以來，MELD制造公司都在持續推進金屬摩擦沉積工藝的開發和研究，同時制造基于該技術的3D打印機。現在，來自弗吉尼亞理工大學材料科學和工程實驗室的Yu研究小組已經開始以學術身份帶頭研究該技術。
據弗吉尼亞理工大學稱，其研究方向包括工藝基礎，如溫度、材料流動和變形，動態相和微結構演變，以及異質結構材料的設計和制造。該團隊還希望利用磁性材料、金屬玻璃和形狀記憶材料開發新的應用。
MELD制造公司的首席執行官兼創始人NanciHardwick解釋說："我們與弗吉尼亞理工大學材料科學部有著密不可分的聯系。他們的專業知識對我們非常關鍵，大學里已經引進了我們公司的一臺機器，同時輔以世界級的表征設備，可謂是天作之合。因為這是一個新的過程，我們的客戶需要知道很多關于我們打印材料的信息，而弗吉尼亞理工大學正在幫助我們獲得這些信息。"
△增材制造攪拌摩擦沉積技術。照片來自MELD制造公司。
增材式攪拌摩擦沉積法是如何工作的？
MELD制造公司擁有十幾項增材制造攪拌摩擦沉積工藝的專利，與其他金屬3D打印技術不同的是，該技術是一個固態過程，在低于熔化溫度的情況下進行，往往不會熔化打印材料。
展開 
釘形雙向水泥土攪拌樁在軟土地基處理技術
常規水泥土攪拌樁芯樣
釘形與雙向水泥土攪拌樁芯樣
技術介紹
釘形與雙向水泥土攪拌樁是xx攪拌樁特種技術有限公司與xx大學聯合開發的軟土地基處理的新技術,它吸收了常規水泥土攪拌樁的優點，充分利用復合地基應力傳遞規律，在攻克了常規攪拌樁的嚴重缺陷后，發明的一種新樁型與一種全新的施工方法。
釘形與雙向水泥土攪拌樁施工可利用現有的常規水泥土攪拌樁成樁機械作為機架，或沉管灌注樁等通用設備上，配上專用的ＤＭ－３型雙向攪拌樁動力箱體設備與多功能鉆頭，采用同心雙軸鉆桿，通過內外鉆桿上葉片的同時旋轉而形成樁體。
在施工過程中，利用土體的主被動土壓力差，使鉆桿上葉片打開或收縮，樁徑隨之變大或變小，形成釘形樁。其他附屬設備均與常規水泥攪拌樁一致。
目前該項技術已獲得多項國家專利，在多個項目得到應用，原采用的四攪兩噴現僅需二攪一噴。最大的處理深度已達到26米，最大的樁徑已達到1.3米。
雙向攪拌樁鉆頭
釘形與雙向攪拌樁鉆頭
釘形與雙向攪拌樁的優點
1.攪拌均勻
由于實現了正反向同時旋轉，使水泥漿與土體得到充分攪拌，再無層狀的水泥土攪拌體。
2.就地攪拌
通過上層葉片的同時反向旋轉，阻斷了水泥漿上冒途徑，強制對水泥漿就地攪拌，冒漿現象徹底解決。
3.擾動小
同心雙軸的正反向旋轉，使土體對葉片產生的水平旋轉力相互抵消，降低了鉆桿的左右搖動，樁周土擾動小。
4.受力合理
釘形樁的變截面結構，與地基中應力傳遞規律相一致，使加固體的受力更加合理，達到更佳的復合效果。
5.易于推廣
使用常規的固化劑，可充分利用現有水泥土攪拌機械，原常規攪拌樁施工操作人員接受短期的指導，即可上崗操作。
6.經濟性
由于柱身強度大幅度提高，樁間距擴大，單位體積的軟土地基處理工程量小，造價降低。
展開 活動報名 | 攪拌器仿真技術應用專題研討會
2023攪拌器仿真技術應用專題研討會
7月7日 上海浦東
報名方式：關注*公*眾*號“上海安世亞太”，發送“攪拌器研討會”報名
會議簡介
相比早期的試驗研究，越來越多的企業選擇采用仿真技術進行不同攪拌形式下流場結構、物料混合及能耗的研究。快速迭代優化設計方案，加速產品的開發進程，降低企業相關成本。
但如何合理正確地設計及選擇攪拌器卻是仿真過程中的一大難點。這很大程度上依賴于以往的設計經驗積累，如：攪拌物料（氣液、氣固、液固、液液）之間差異的大小；攪拌設備在形式上存在的具體差別；物料在攪拌設備內的流動極其復雜；攪拌需要達到的目的也不盡相同……
本次研討會將著重分享安世亞太長期在攪拌器領域積累的實踐經驗。特邀業內精英現場探討，經驗互享。
會議議程
13：00-13：30 來賓簽到
13：30-13：35 主持人介紹
13：35-14：30 攪拌器工作過程數值仿真解決方案
與您分享上海安世亞太在攪拌器領域長期項目實踐和經驗積累基礎上形成的整體解決方案，開放探討，現場論道。
14：30-15：00 攪拌器工作過程數值仿真解決方案
數字孿生技術近年來在化工工業、過程工業、石油工業有著不同程度的落地應用，能夠使無法實時監測的過程物理量轉化成可以預知的物理量，幫助企業優化生產過程。
15：20-16：20 典型攪拌過程場景仿真分析流程介紹（Fluent/ Rocky/Particleworks）
以實際案例為依托，介紹主要攪拌類型數值仿真分析的流程，以及相關方法與經驗，內容具備相當的借鑒意義和復制價值。
展開 技術 | FSSW攪拌摩擦點焊技術
本文重點描述的攪拌摩擦點焊(Friction Stir Spot Welding，FSSW)是在“線性”攪拌摩擦焊接基礎上，研究開發的一種創新的焊接技術。此項技術最先在2003年由馬自達公司與川崎重工用于旗下的RX-8運動款汽車，用來裝配鋁合金發動機罩和后門。從那以后其它汽車公司也陸陸續續采用了這項技術，比如豐田，通用，福特，菲亞特，標致雪鐵龍等。
對鋁合金材料連接來說，FSSW有不少優點。我們知道應用了鋁合金的汽車制造過程中有可能需要大量應用電阻點焊和鉚接技術。
電阻點焊生產效率高、操作靈活性好，但也存在許多局限性，比如：
a．焊接過程需要提供大電流，耗能大；
b．鋁合金表面氧化膜造成電極壽命明顯縮短；
C．由于焊接大電流的作用，工件將產生明顯的熱變形，且焊縫中易出現缺陷和焊點質量不穩定，接頭質量差；
d．焊接過程中有飛濺，點焊工作環境差。
鉚接是鋁合金構件中一種常用的連接技術，（包括前文講的SPR與RSR）。但是也有缺點：
a．會增加鋁合金構件的重量，
b．在鉚接過程中會產生大量的噪音，生產環境惡劣，
c．需要在鋁合金構件上預開孔，增加了生產成本。
下圖為FSSW操作原理模擬圖，焊接過程可分為3個階段：
a．壓入過程：攪拌頭不斷旋轉，通過施加頂鍛壓力插入連接工件中，在壓力作用下工件與攪拌頭之間產生摩擦熱，軟化周圍材料，攪拌頭進一步壓入工件；
b．連接過程：攪拌頭鑲嵌在工件中，保持攪拌頭壓力并使軸肩接觸工件表面，繼續旋轉一定時間；
C．回撤過程：完成連接后攪拌頭從工件退出，在點焊縫中心留下典型的退出凹孔。
馬自達某款車型采用FSSW焊接的成形零件：
馬自達某款車型采用FSSW焊接的設備與線體：
展開 攪拌摩擦焊的優勢
由于攪拌摩擦焊接頭強度優于傳統的熔焊接頭，并且缺陷率低，還可節約成本，應用于飛機制造已成為必然趨勢。
相對于鋼鐵結構來說，鋁合金結構的船舶具有高速、靈活、節能的特點，因此，采用鋁合金替代原來作為基本的造船材料的鋼鐵，成了造船業的新趨勢。利用攪拌摩擦焊技術來制造大型船舶鋁合金結構件已勢不可擋。
鑒于攪拌摩擦焊的技術優勢，預計未來五年，我國民用領域各類型攪拌摩擦焊設備的市場容量將超過20億元，具有良好的經濟效益。
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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
破解攪拌釜仿真難點：VirtualFlow應用案例及技術優勢
邊界條件和初始條件的設置：邊界條件和初始條件的設置：CFD仿真需要準確的邊界條件和初始條件，如入口速度、溫度、攪拌槳的轉速和初始相分布等。這些條件對仿真結果的準確性有很大影響。
網絡劃分：網格劃分是CFD仿真的重要步驟，它影響到計算的精度和效率。在攪拌釜仿真中，由于流動特性的復雜性，需要精細的網格來捕捉流動細節，但這會增加計算成本。
模型驗證和實驗數據：為了驗證CFD模型的準確性，通常需要與實驗數據進行比較。然而，獲取高質量的實驗數據可能是一項挑戰。
化學反應的模擬：在許多應用中，攪拌釜內的流體可能發生化學反應。模擬這些反應的動力學和熱效應是另一個難點。
為了克服這些難點，工程師和研究人員通常需要具備深厚的流體力學背景，以及熟練的CFD軟件操作技能。此外，與實驗數據相結合的多物理場耦合仿真，以及不斷發展的計算方法和算法，都有助于提高攪拌釜仿真的準確性和可靠性。
VirtualFlow在攪拌釜仿真的仿真實例及技術優勢
本案例主要展示VirtualFlow在攪拌釜仿真中的應用，讓大家了解VirtualFlow在網格處理、剛體運動和多相流模型的技術優勢。
高效結構化網格能力：VirtualFlow的高效結構化網格技術，能在秒級實現百萬網格的劃分，避免在前處理上花費大量的時間，有效提升工作效率。如下圖所示，VirtualFlow不需要根據幾何模型的結構生成貼體網格，而是直接生成結構網格塊，網格生成速度非常快，且網格質量高，感興趣的網友可以通過塊收縮功能減少網格量。
展開 三軸攪拌樁和SMW工法樁施工方法及主要技術措施，講解很詳細！
來源：巖土工程市場
三軸水泥土攪拌樁施工方法及主要技術措施
1.1設備選用及施工方法
本工程三軸水泥土攪拌樁采用 JB-160 型三軸式鉆孔機進行施工。Ф850@600三 軸 攪 拌 樁 共 計 約 350000 ， 樁 長 約 為 ：K7+726--K7+755 （ 22 米 ） ，K7+755--K7+815(22 米）， K7+815--K7+965(21 米）， K7+965--K8+020(10 米）。具體詳見本工程圍護圖紙。
本單位計劃安排 1 臺三軸攪拌樁機在 K7+726 南側向東施工， 具體施工順序詳見樁機運行路線圖。樁機開始施工前測量復核樁位后開始施工。
JB-1 60Φ850 三軸水泥土攪拌樁施工機械圖(采用步履式)
Ф850＠600 三軸水泥土攪拌樁， 即邊軸正旋轉注漿攪拌、 中軸反旋轉噴氣攪拌水泥土的施工方法， 根據設計要求本工程采用四攪兩噴（上下均攪拌， 下沉噴漿， 即兩上兩下） 施工工藝。三軸攪拌樁施工完畢， 土方開挖前， 應先做降水試驗， 進行帷幕驗證， 驗證止水帷幕的止水效果。
展開 
CSM樁基坑支護施工工法詳解
9. 3 砂漿攪拌棚、 水泥庫用彩條布圍起來， 以減少灰塵、 噪音對周圍環境的污染。
9. 4 在施工現場設洗車槽及沉淀池， 凡出入車輛均專人清洗底盤和輪胎， 不帶泥上路。
10 效益分析
它是應用原有的液壓銑槽機的設備結合深層攪拌技術進行創新的地下連續墻或防滲墻施工設備， 結合了液壓銑槽機的設備技術特點和深層攪拌技術的應用領域， 將設備應用到更為復雜的地質條件中. CSM 地下連續墻成槽技術主要是結合了深層攪拌技術的特點， 完成地下連續墻的施工。可以作為支護結構保護基坑開挖， CSM 成墻后， 在槽段內插入 H 型鋼， 來承受開挖過程的彎矩。
展開 特鋼連鑄工藝技術知識
2.針對特殊鋼凝固的特點，特殊鋼連鑄需解決的關鍵技術有哪些
(1)提高鋼液潔凈度
提高鋼液潔凈度的主要措施有：1)低鋁潔凈鋼技術，通過采用非鋁脫氧劑，在降低鋼中殘鋁和氧化物夾雜中A1203比例的前提下，使鋼中氧含量比傳統鋁脫氧顯著降低；2)鋼包軟吹氬技術；3)鋼包下渣自動檢測及控制技術；4)中間包冶金技術；5)中間包和結晶器保護渣的優化；6)結晶器冶金技術。
(2)提高鑄坯質量
鑄坯質量的提高主要依賴于連鑄裝備和工藝的優化，就我國目前現有裝備而言，提高特殊鋼鑄坯質量的主要措施是采取低過熱度澆鑄與電磁攪拌相結合的辦法來擴大等軸晶區，減輕偏析和疏松的集中度。同時根據不同鋼種的特點選擇合適的保護渣、結晶器設計與冷卻、二冷和拉坯制度，以防止裂紋等缺陷的產生。
為進一步提高鑄坯質量，近年出現了一些新的技術：1)澆鑄過程液面自動控制；2)結晶器和凝固末段電磁攪拌工藝優化；3)大方坯輕壓下技術；4)利用外場或形核劑細化鑄態組織技術；5)復式結晶器控制凝固組織技術；6)結晶器鋼液流動控制技術等。
3.目前我國使用的中間包，尤其是方坯連鑄機使用的中間包存在的突出問題表現在哪些方面
目前我國使用的中間包存在較多的問題，尤其是方坯連鑄機用的中間包存在的問題更為突出。具體表現有：
(1)中間包內腔形狀不合理。由于內腔形狀不合理，使鋼液在中間包內流動不合理和停留時間短，起不到凈化鋼水的作用。大包注流進入中間包落點距中間包水口距離短，或距離各個水口距離差別太大；大包落點處容積太小，造成該處鋼渣混卷嚴重和內襯沖刷嚴重，影響中間包壽命，并污染了鋼液。
(2)中間包容量小，熔池深度淺，不適合高速鑄機。
展開 新一代復合材料將沖擊大型民機鋁材用量
為此美國鋁業公司及力拓-加鋁鋁業公司（2009年剝離交通鋁材板塊組建肯聯鋁業公司）都做了大量工作：以整體機加件代替鍛件或由一些零件裝配而成的結構部件，研發機翼的高溫時效成形的高強度鋁合金的快速超塑成形，開展可焊鋁合金和鋁合金摩擦攪拌技術的研究，以優質鑄造鋁合金生產形狀復雜的精密鑄件，研發低成本高性能的鋁-鋰、鋁-鈧合金，以及開展鋁基合材料的研究等。至2013年底，這些工作已成就斐然，如力拓-加鋁（肯聯鋁業公司）的艾華（Airware）合金及美國鋁業公司（奧科寧克鋁業公司）的新一代鋁合金就是典型代表，它們可以滿足2025年以前下線的航空器的需求，現在它們正在研發能滿足更后年代航家器制造所需的材料。
復合航空材料大發展期降臨
今年3月31日波音飛機公司的B787-10型客機首飛成功，標志著全復合材料飛機時代來啦。筆者在此所指的全復合材料飛行器是說在當前的技術條件下，凡是可用復合材料制造的零部件都是復合材料的。
B787-10型飛機雖是用復合材料打造的，并不是說不用鋁材了，鋁材仍是第二大材料，即使到2030年也會如此，鋁仍是航空器的第一大材料，只不過在有些機型上復合材料占了主導地位。復合材料價格高昂，半成品生產工藝復雜與零部件加工技術難度大、產品使用中的維修門坎高、服務期滿報廢件的回收再生技術繁復，目前仍是一個尚未打通瓶頸。
航空復合材料主要是制造結構（機翼、機身、方向舵等）零部件的碳纖維增強復合材料和碳化硅纖維增強的制造新型發動機零部件的復合材料，它們都具有質量輕和而熱性強、強度高等優點。碳纖維增強復合材料（CFRP）用于制造飛機機體（機翼和機身），歐洲空客（Air Bus）和美國波音公司的最新款大中型飛機的機體已有超過50%的部分使用CFRP。通用電氣公司將把使用碳化硅纖維制造的陶瓷基復合材料零部件，用于最新型發動機GE9X的生產。
展開 航天工業攪拌摩擦焊裝備
作為國內最早應用攪拌摩擦焊技術的行業之一——航天工業，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領域開發的攪拌摩擦焊接裝備。
2004年，航空工業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。
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