C型搅拌摩擦焊机机械结构设计.docx

C型搅拌摩擦焊机机械结构设计.docxC型搅拌摩擦焊机机械结构设计一项新兴额金属加工技术自方法发明、原理验证、技术改进到工业化推广应用一般要经历几十年其至更长的时间。焊接技术也是一样,如钎焊、电弧焊、激光焊、电子束焊等都精力了类似的过程。但是搅拌焊不同,1991年英国焊接研究所(TheweldingInstitute-TWI)发明了搅拌摩擦焊(FrictionStirWelding,简称FSW),伺候搅拌摩擦焊以任何一种焊接方法无可比拟的发展速度,迅速走出实验室,在国际工业制造领域(船舶、轨道列车、航空、航天、汽车、兵器电子电力等)得到大规模工程化应用。作为一项创新的固相连接方法,搅拌摩擦焊正在人步取代传统铝合金焊接方法,在铝合金结构制造及铝型材加工领域,迎来革命性的跨吋代发展。1・。在该工艺中,带仿形细杆的割肩刀具插入材料两工件间的结合线中,在抗磨细杆和两工件之间产生摩擦热,将其和互对接在一起,并将抗磨细杆固定在托杆上。热量导致材料软化,没有达到熔点,使抗磨细杆能沿着接头移动。象这样,工具向前动动,材料被在旋转细杆前面的摩擦热增塑,并传递到背面,在这里,压实并冷却,形成固态焊缝。焊缝送进边旋转工具的从动面焊缝后退边(图1一1)三分之一本体区(图1一2)焊缝后退边接头焊缝送进边(图1—3)焊接质量使用搅拌摩擦焊接,可得到与熔焊相似的、极好的焊接质量。固相焊缝的压实、颤动和锻压作用,形成的焊缝有比基体材料更细密的显微组织。这些焊缝抗拉强度可达到基体材料的90%,且疲劳性能与基体材料相似,而具有代表性的熔焊接头疲劳性能只能达到基体材料的60%o搅拌摩擦焊接也可用于全位置(横、立、仰焊和轨迹焊)。因为是固态焊接工艺,对人没有危险性的影响。搅拌摩擦焊机町买到下列组合的设备:多轴式、移动式龙门架、手提式和机器人。适合于搅拌摩擦焊接接头的几何形状有:a平板对接b对接和搭接组合c单层搭接d多层搭接e三件T形对接f两件T形对接g边缘对接h可以接受的拐角焊缝(图1・4力〜h')(图1一5搅拌摩擦焊的工作情况)(图1—6由搅拌摩擦焊焊接的管类零件)2搅拌摩擦焊的特点介绍1991年搅拌摩擦焊技术由英国焊接研究所(TheWeldingInstitute,TWI)发明,作为一种固相连接手段,它克服了以往熔焊的诸如气孔、裂纹、变形等缺点,更使得以往通过传统熔焊手段无法实现焊接的材料可以采用FSW实现焊接,被誉为“继激光焊后又一革命性的焊接技术”。FSW主耍由搅拌头的摩擦热和机械挤压的联合作用下形成接头,其主耍原理和特点如2焊接时,欲搭接或者对接的工件相对放置在垫板上,为了防止在施焊时工件被搅拌头推开,应加以约束。施焊工具主耍是搅拌头。焊接时旋转的搅拌头缓缓进入焊缝,在与工件表而接触时通过摩擦生热使得该处金属软化,在顶压力的作用下,指棒进入到工件内部,在高速旋转下使得搅拌头周围的一层金属塑性化。同时,在肩轴端面的包拢下搅拌头沿焊接方向移动形成焊缝。焊缝的深度由指棒的插入深度决定。在焊接过程屮主要的产热体是指棒和轴肩。在焊接薄板时,轴肩和工件的摩擦是主耍的热量来源。作为一种同相连接手段,搅拌摩擦焊除了可以焊接用普通熔焊方法难以焊接的材料外(),FSW还具有以卜•优占•八、、••温度低,所以变形小(即使是长焊缝也是如此);•接头机械性能好(包括疲劳、拉仲、弯曲),不产生类似熔焊接头的铸造组织缺陷,并且其组•织由于塑性流动而细化。•与其它焊接方法相比,焊接变形小,调整、返修频率低,某航空发动机FSW的缺陷发生率低,,产生一个缺陷,,才仅出现一个缺陷。由此可以使成本降低60%o•焊前及焊后处理简单,焊接过程中的摩擦和搅拌可以有效去除焊件表而氧化膜及附着杂质。而且焊接过程屮不需要保护气体、焊条及焊料。•能够进行全位置的焊接;•适应性好,效率高;•操作简单;•焊接过程中无烟尘、辐射、飞溅、噪咅及弧光等有害物质产生,是一种环保型工艺方法。尤英值得指出的是,搅拌摩擦焊所具有适合于自动化和机器人操作的优点,诸如:不需要填丝、保护气(对于铝合金)、可以允许有薄的氧化膜、对于批量生产,不需要进行打磨、刮擦Z类的表面处理非损耗的工具头、:(1) X・Y平台设计;(2) 升降台设计;(3) 主轴箱设计;(4) 外形尺寸设计。(-)X-Y平台设计:-Y平台外形尺寸及重量估算Y向拖板(上拖板)尺寸:长X宽X高:900X600X55重量:按重量=体积X材料比重估算900x600x55x10_3x7.