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攪拌摩擦焊接夾具的設計與開發

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更新時間：2018-05-07
發布人：ganyuxiong

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攪拌摩擦焊接夾具的設計與開發摘要：
摩擦攪拌焊接（FSW）是一種用于連接兩個板的固態過程，其中工具和工件之間存在相對運動，產生所需的熱量，使得兩個邊緣的材料通過原子擴散。在改造后的立式銑床上完成不銹鋼，鋁和各種其他合金的摩擦攪拌焊接。為了在銑床中進行這種摩擦攪拌焊接操作，需要一種銑削夾具，在該銑削夾具上將要被對接焊接的板固定。在本文中，我們開發了一種用于立式銑床的銑削夾具及其夾緊裝置，其中發生摩擦攪拌焊接操作。夾具的設計符合所需的規格。螺旋夾具設計成在摩擦攪拌焊接操作過程中剛性夾持工件。考慮到工具和工件的橫向和橫向移動。隨后，夾具的測試通過使用ANSYS軟件進行。夾具的設計和分析有三種不同的材料。分析的材料是鑄鐵（C45），模具鋼（D4）和工具鋼和硬質合金（H20）。經過分析，更好的材料可以用于摩擦攪拌焊接操作。
關鍵詞：摩擦攪拌焊接;ANSYS;夾具;

1.簡介
1.1摩擦攪拌焊接夾具
摩擦攪拌焊接（FSW）是一種固態焊接工藝，其中材料不熔化而焊接。 1991年在英國The Welding Institute（TWI）發明并獲得專利并發展[1]。在此過程中，使非消耗性旋轉工具在工件上旋轉，并完成焊接過程。摩擦攪拌焊接機非常昂貴，所以使用了替代品。立式銑床作為摩擦攪拌焊機的推廣已經被采用，現在已經有一天了。工具的精度和工具的位置在這些標準的關鍵問題中。當工件被壓入工件時，工件上會產生壓力間隙。為了在焊接操作過程中避免這種間隙，使用夾鉗。通過使用更好的夾具，焊縫可以更精確和準確。
Pushp Kumar Baghel和Arshad Noor Siddiquee [2]開發并制造了用于摩擦攪拌焊接的夾具。夾具的設計方式只適用于特定的結構。它可以用于多種生產相同類型的焊接。沒有對工件的長度和厚度進行調整。 Biswajit Parida，Shiv Dayal Vishwakarma和Sukhomay Pal [3]開發了一種用于摩擦攪拌焊接操作的立式銑床夾緊系統的儀表裝置，并測量了過程力。所有菌株均使用惠斯登電橋進行分析。他們開發并制造了用于摩擦攪拌焊接的銑削夾具.Al Qahsi [4]研究了摩擦攪拌焊接制備的鋁合金接頭的焊接平衡性和力學性能。他們已經研究了摩擦攪拌焊接板的外觀和力學性能，如熱量輸入速率，轉速，攪拌區的晶粒尺寸等，Mokhtar Awang，Sajjad Raza Khan和Bilal Ghazanfar [5]設計和制造了可調節角度的夾具，以便于在帶有固定主軸頭的數控銑床中傾斜刀具。特別是銑床的頭部是固定的，所以基座可以以特定角度傾斜以進行摩擦攪拌焊接。 Suleiman Alali和Niranjan Kumar Injeti [6]為銑床設計和制造了夾具設計，以執行摩擦攪拌焊接功能并消除出口。他們分析了在夾具中需要更好的出口孔，并設計了允許工件更容易退出的夾具。陳斌熙，陳科和魏浩[7]開發了用于小尺寸Al3003和純銅管道的摩擦攪拌焊接。他們研究了由于積聚熱量而產生的獨特溫度歷史作為小尺寸管道的摩擦攪拌焊接的重要特征，從而導致表面條件和其他參數的明顯變化。操作保持裝置以保持不同的小元件。 D.Trimble，G.E.O'Donnell和J.Monaghan [8]研究了摩擦攪拌焊接過程中工具形狀和轉速的增加速度的表征。他們將工具力監測和焊后配置組合起來，以確定生產高質量焊縫的有效焊接參數。它也在盡可能高的焊接速度下進行分析。 X. Cao，M. Jahazi [9]分析了焊接速度對鎂合金對接焊質量的影響。在摩擦攪拌焊接AZ31B-H24鎂合金上分析2mm對接接頭上的5至30mm / s的焊接速度，并且確定工藝參數。 T. Saeid，A. Abdollah-Zadeh和F. MalekGhaini [10]分析了摩擦攪拌焊接對雙相不銹鋼焊縫的顯微組織和力學性能的影響。他們使用一種由WC基材料制成的單一工具，以600rpm的恒定轉速焊接2mm厚的板。他們分析說，提高焊接速度會降低晶粒尺寸，從而提高焊接材料的平均硬度值和拉伸強度。 P. Cavaliere，G. Campanile，A. Squillace [11]研究了摩擦攪拌焊接產生的AA6056焊接參數的影響。由于工藝參數，它們對夾具的影響也被確定。 R. Padmanaban，V. Ratna Kishore和V. Balusamy [12]研究了異種鋁合金摩擦攪拌焊接過程中焊縫和材料流動的溫度分布數值模擬。他們還研究了溫度對工件夾持裝置的影響。他們發現，摩擦攪拌焊接不僅可以焊接類似的元件，而且還可以焊接各種材料組合的不同合金。討論了使用新固定裝置開發新工廠的植物布局和工藝規劃程序的工作計劃[18,19]。有時金屬基復合材料可用于制造固定部件[20,21,22]
2.夾具的設計與分析
2.1使用軟件設計
夾具基本上考慮了后來的設計，并且在兩個方向上進行了摩擦 - 攪拌焊接的新創新。該夾具是建立在單一的硬質材料上，并以內在形狀切割以獲得用于插入工件的槽。夾具上的孔也被切割。夾具ix的基座以這種方式進行了改進，以適應工作臺上的夾具。圓角是為了減少在角落引起的變形力。在頂面的兩側添加一個額外的元素以避免更多的偏轉并穩定彎曲。...

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