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惯性摩擦焊接技术作为一种具有环保、节能、省材、高效的的新型焊接技术,经过多年的研究与发展,在航空航天工业、汽车、工程机械业、石油天然气、化工业、核电设备和输变电业等许多工业部门得到广泛的应用,惯性摩擦焊接已经成为一种无可替代的加工手段。
本论文基于对新型材料、异质材料及其微小型构件摩擦焊接工艺技术的总结,进行新型惯性摩擦焊机的研发,研制了微型惯性摩擦焊机,使其能成功应用于焊接的制备过程。论文中对现有的摩擦焊接技术进行学习和研究,对惯性摩擦焊机中的主要技术参数进行理论性计算,还对焊接机床主要系统的焊接力能性能进行了校核,采用有限元分析方法对焊接热力学进行分析,并在试验研究的基础上,对惯性摩擦焊机进行了必要的验证。进行的主要工作内容如下:
(1)在大量查阅国内外资料的基础上,综述了摩擦焊接技术的原理、工艺及摩擦焊接设备的现状和发展趋势;研究国外摩擦焊接技术发展与应用以及我国摩擦焊机的发展现状和趋势。
(2)摩擦焊接机有着不同的机械结构,但在机构设计上面存在一些共性的关键技术问题,对惯性摩擦焊机结构设计主要性能参数进行计算和校核,为研制项锻力为SKN,焊接直径最小为1.5mm,最大直径为5.0mm的微型惯性摩擦焊机奠定技术基础,通过分别对电主轴单元以及焊机主轴、飞轮、离合器等轴系转动件进行了单独(分级)的和整体(系统)的动平衡试验与校正,实现焊接工艺动平衡精度要求。
(3)本文使用ANSYS有限元分析的方法对焊接过程进行了热-力耦合分析,来完善小型惯性摩擦焊接技术工艺。通过对多种材料及其焊接力能参数组合进行空载试验和模拟负载试验,对焊机运行可靠性进行了评定,通过对微型惯性摩擦焊样机的焊接加工测试,焊机的预期研发功能和主要技术参数已达到了要求。
通过本文研究,不仅为惯性摩擦焊机的成功设计及研发提供了主要理论依据和支持,还为今后摩擦焊机的推广应用提供了重要参考经验。