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固相摩擦增材制造技术研究进展及其应用现状
1
作者 刘海滨 张迎星 +1 位作者 谢瑞山 陈树君 《金属学报》 北大核心 2026年第1期100-116,共17页
金属增材制造技术凭借快速制备复杂轻量化结构的优势,在工业领域备受青睐。然而,熔融类金属增材制造技术易产生成分偏析、内部孔洞及热裂纹等缺陷,促使研究者开发新型替代技术。近年来,基于搅拌摩擦原理的固相摩擦增材制造技术应运而生... 金属增材制造技术凭借快速制备复杂轻量化结构的优势,在工业领域备受青睐。然而,熔融类金属增材制造技术易产生成分偏析、内部孔洞及热裂纹等缺陷,促使研究者开发新型替代技术。近年来,基于搅拌摩擦原理的固相摩擦增材制造技术应运而生。该技术结合了搅拌摩擦技术与增材制造理念,在加工过程中完全避免了材料熔化,兼具高沉积速率、无需保护气体等优势,在金属结构件制造领域展现出广阔的应用前景。本文系统梳理了固相摩擦增材制造技术的国内外研究进展,概述了其技术分类、工艺-组织-性能、技术优势、装备研发、样件制备及固相修复应用。最后,总结了当前面临的技术挑战,为推动该技术的产业化应用提供参考。 展开更多
关键词 固相摩擦增材制造技术 复杂构件 应用现状 固相修复
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大尺寸超声焊头性能优化及固定方式
2
作者 王勇 纪琦峰 +1 位作者 任弘毅 朱国栋 《焊接学报》 北大核心 2025年第4期116-124,共9页
对大尺寸超声波焊头性能优化及固定方式展开试验分析.对焊头长槽尺寸进行参数化处理,生成了360组随机样本数据和对应的动态性能参数.通过构建18-12-8结构的BP(Back Propagation)神经网络模型,建立长槽尺寸与动态性能的映射关系,模型预... 对大尺寸超声波焊头性能优化及固定方式展开试验分析.对焊头长槽尺寸进行参数化处理,生成了360组随机样本数据和对应的动态性能参数.通过构建18-12-8结构的BP(Back Propagation)神经网络模型,建立长槽尺寸与动态性能的映射关系,模型预测误差控制在10%以内,纵向最大振幅误差ε_(1)≤2.58%,最大应力误差ε_(4)≤7.02%.随后结合多目标粒子群优化(multi-objective particle swarm optimization,MOPSO)算法,以纵向最大振幅γ_(1)和横向最大振幅γ_(2)、竖向最大振幅γ3和最大应力σ_(max)为目标,筛选出Pareto最优解集.优化后焊头纵向最大振幅从23.0μm提升至30.154μm,增幅达30.43%,同时应力分布满足焊头材料要求.基于分析结果进一步设计了新型固定方式,选取焊头侧面振动最小位置安装支撑工具.结果表明,优化后的固定方案刚度提升,隔振效果显著,焊头最大纵向振幅差异仅0.467μm.研究验证了MOPSO-BP联合优化策略的有效性,为工业超声焊接系统性能提升提供技术支撑. 展开更多
关键词 神经网络 超声波焊接 焊头优化 有限元分析 聚丙烯无纺布
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惯性摩擦焊弹性夹具夹紧能力分析
3
作者 张斯佳 王志永 +2 位作者 梁武 乌彦全 周军 《机械制造文摘(焊接分册)》 2025年第2期23-27,共5页
为提高惯性摩擦焊设备的生产效率和设计合理性,以惯性摩擦焊锥面弹性夹具为研究对象,分析其结构得到影响夹紧力的主要结构参数,建立了求解夹紧力的有限元模型,并验证了模型的正确性。采用正交试验的方法,利用有限元分析的结果得到夹紧... 为提高惯性摩擦焊设备的生产效率和设计合理性,以惯性摩擦焊锥面弹性夹具为研究对象,分析其结构得到影响夹紧力的主要结构参数,建立了求解夹紧力的有限元模型,并验证了模型的正确性。采用正交试验的方法,利用有限元分析的结果得到夹紧力与夹具主要结构参数的回归方程,获得了各参数对夹紧力影响的主次顺序与变化规律。对惯性摩擦焊夹具的设计及生产过程中夹紧力的选取提供指导。 展开更多
关键词 惯性摩擦焊 锥面弹性夹具 夹紧力 有限元仿真 回归分析
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柔性支撑下的静轴肩搅拌摩擦头结构优化
4
作者 金涛涛 齐传月 +2 位作者 崔秀慧 杨昕宇 苗沛 《机械设计与研究》 北大核心 2025年第2期69-74,80,共7页
在使用搅拌摩擦焊技术修补铁路铝合金货车车体的过程中,会出现产热不均匀和顶锻力不足的问题,从而影响焊接质量和效率。为了解决此问题,提出一种适用于铁路铝合金货车车体在线焊接修复的搅拌摩擦头结构优化方案。通过分析搅拌摩擦头结... 在使用搅拌摩擦焊技术修补铁路铝合金货车车体的过程中,会出现产热不均匀和顶锻力不足的问题,从而影响焊接质量和效率。为了解决此问题,提出一种适用于铁路铝合金货车车体在线焊接修复的搅拌摩擦头结构优化方案。通过分析搅拌摩擦头结构与产热机理的关系,提出了一种近似无动轴肩的搅拌摩擦头结构。通过分析静轴肩搅拌针产热模型,确定了散热量和搅拌针尺寸及工艺参数之间的函数关系,并优化了搅拌针的几何形态。仿真和实验结果表明,优化后的搅拌针结构使焊缝温度均匀分布,有利于形成良好焊接接头。现场应用显示,优化后的结构在保证产热的同时解决了顶锻力不足和应力集中的问题,提高了焊接成功率,焊缝的拉伸强度等指标也达到了满意效果。 展开更多
关键词 铝合金铁路货车 搅拌摩擦焊 焊接头 温度场
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双驱进给系统的刚柔耦合模型及参数优化 被引量：4
5
作者 芮执元 张国涛 +2 位作者 冯瑞成 唐余林 李海燕 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2015年第4期41-45,共5页
以铣车复合加工中心双驱进给系统为研究对象,利用有限元法(FEM)和虚拟样机技术(VPT)建立双驱进给系统的刚柔耦合模型,对其进行运动仿真和参数优化.在模型中考虑非线性因素对模型的影响,增加了所建立模型的真实性.通过仿真得到横梁在高... 以铣车复合加工中心双驱进给系统为研究对象,利用有限元法(FEM)和虚拟样机技术(VPT)建立双驱进给系统的刚柔耦合模型,对其进行运动仿真和参数优化.在模型中考虑非线性因素对模型的影响,增加了所建立模型的真实性.通过仿真得到横梁在高速进给时的加速度曲线和横梁上任意点的频率响应曲线,分析横梁出现不同程度振动的原因.以横梁上任意点的频率响应曲线最大幅值为目标函数,对两丝杠之间的跨距进行参数化建模和优化,最终得到两丝杠之间的合理取值. 展开更多
关键词 双驱进给系统 有限元 虚拟样机技术 刚柔耦合 参数优化
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摩擦焊机主轴转速测控系统 被引量：4
6
作者 王笑川 徐晓菱 +1 位作者 陈祖福 赖世强 《重庆大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第7期11-13,共3页
以PHILIPS公司的新型高性能 8位单片机P89C5 1RD2为核心组成的控制系统 ,对摩擦焊机主轴电机转速进行闭环控制 ,保证了摩擦焊接过程重要参数的稳定。文中详细地介绍了转速测控系统的硬软件设计及工作原理。利用P89C5 1RD2单片机PCA的捕... 以PHILIPS公司的新型高性能 8位单片机P89C5 1RD2为核心组成的控制系统 ,对摩擦焊机主轴电机转速进行闭环控制 ,保证了摩擦焊接过程重要参数的稳定。文中详细地介绍了转速测控系统的硬软件设计及工作原理。利用P89C5 1RD2单片机PCA的捕捉模式 ,对光电旋转编码器输出脉冲进行测量 ;利用PCA的PWM脉宽调制模式实现D/A转换。系统还具有ISP功能 ,可实现软件的在线及远程编程、升级。整个电路非常简洁 ,采用模块形式结构。 展开更多
关键词 摩擦焊 焊机 单片机控制 转速测控系统 电路设计
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厚板铝合金搅拌摩擦焊温度场的检测与分析 被引量：9
7
作者 徐韦锋 刘金合 +3 位作者 栾国红 董春林 唐建宇 李光 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2008年第9期1159-1162,共4页
在焊缝中埋入热电偶,检测了厚板铝合金搅拌摩擦焊缝不同特征点的温度变化曲线,获得了厚板铝合金搅拌摩擦焊温度分布的规律。检测结果表明:旋转速度ω和焊接速度v的比值(ω/v)越大,特征点峰值温度越高,同一位置前进侧的特征点峰值温度高... 在焊缝中埋入热电偶,检测了厚板铝合金搅拌摩擦焊缝不同特征点的温度变化曲线,获得了厚板铝合金搅拌摩擦焊温度分布的规律。检测结果表明:旋转速度ω和焊接速度v的比值(ω/v)越大,特征点峰值温度越高,同一位置前进侧的特征点峰值温度高于后退侧15℃左右。焊缝厚度方向温度曲线在升温过程中,65 s前曲线的斜率基本相同,65 s后上表面的曲线斜率最大。在降温过程中,上表面的降温快于下表面,130 s后上表面温度低于下表面。 展开更多
关键词 搅拌摩擦焊 温度检测 热电偶
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机械式线性摩擦焊机的模糊控制系统设计 被引量：4
8
作者 温国栋 马铁军 +2 位作者 李文亚 张勇 杨思乾 《电焊机》 北大核心 2014年第9期64-67,共4页
简要论述XMH-160型线性摩擦焊机的工作与控制原理,着重讨论以模糊控制理论为基础的线性摩擦焊机模糊控制器的设计和单片机硬件控制系统和软件流程。系统充分发挥了智能控制的特点,现场调试表明设计的模糊控制系统软、硬件是合理的。
关键词 线性摩擦焊 模糊控制 单片机
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基于钻铣床的搅拌摩擦焊设备设计 被引量：5
9
作者 李海龙 巨东英 +1 位作者 赵红阳 胡小东 《机床与液压》 北大核心 2020年第2期98-100,118,共4页
以ZX50CA钻铣床为研究对象,采用液压技术对其压下装置进行设计,设计出一台适用于镁合金薄板搅拌摩擦焊的设备,选用3 mm厚的AZ31镁合金板材进行对接焊接实验。结果表明:当搅拌头转速为1400 r/min、焊接速度为15 mm/min、压紧力为1500 N时... 以ZX50CA钻铣床为研究对象,采用液压技术对其压下装置进行设计,设计出一台适用于镁合金薄板搅拌摩擦焊的设备,选用3 mm厚的AZ31镁合金板材进行对接焊接实验。结果表明:当搅拌头转速为1400 r/min、焊接速度为15 mm/min、压紧力为1500 N时,焊接接头表面成形良好。通过实验证明,该设备能够满足搅拌摩擦焊的工艺参数要求,适用于搅拌摩擦焊的实验研究,而且相对于大型专用搅拌摩擦焊设备,成本低,使用灵活、方便,为镁合金薄板搅拌摩擦焊设备的开发提供了很好的参考价值。 展开更多
关键词 镁合金 钻铣床 搅拌摩擦焊
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搅拌摩擦焊机床主轴部件的研制
10
作者 卢云飞 黎训学 +1 位作者 齐锋 陈帝游 《现代制造技术与装备》 2025年第1期107-110,共4页
针对搅拌摩擦焊机床主轴部件进行研究,设计了集成B轴、C轴、S轴3个旋转轴的主轴部件。B轴旋转实现搅拌摩擦焊工艺倾角的调整,C轴旋转实现搅拌头切线跟随,S轴由机械主轴驱动搅拌头旋转焊接。对机械主轴进行有限元分析,校核静刚度和临界... 针对搅拌摩擦焊机床主轴部件进行研究,设计了集成B轴、C轴、S轴3个旋转轴的主轴部件。B轴旋转实现搅拌摩擦焊工艺倾角的调整,C轴旋转实现搅拌头切线跟随,S轴由机械主轴驱动搅拌头旋转焊接。对机械主轴进行有限元分析,校核静刚度和临界转速。应用所设计的搅拌摩擦焊主轴部件进行焊接试验,试验接头外观形貌良好,抗拉强度最佳值为259MPa,达到母材抗拉强度的82.5%。焊接试验结果验证了搅拌摩擦焊机床主轴部件设计的合理性,为类似装备的设计提供了技术借鉴。 展开更多
关键词 搅拌摩擦焊 主轴部件 机械主轴 焊接试验
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搅拌摩擦焊接技术的研究进展和应用 被引量：13
11
作者 熊建坤 童彦刚 《电焊机》 2008年第1期33-37,共5页
搅拌摩擦焊是一种新型固相塑化焊接方法,可以有效地避免氧化和蒸发,焊后冷却过程中不出现热裂纹,焊缝区晶粒得到细化,优化了接头各项性能,同时焊接过程不需要填充金属,不产生火花、飞溅、烟雾、弧光等,是一种高效、节能、优质、简单、... 搅拌摩擦焊是一种新型固相塑化焊接方法,可以有效地避免氧化和蒸发,焊后冷却过程中不出现热裂纹,焊缝区晶粒得到细化,优化了接头各项性能,同时焊接过程不需要填充金属,不产生火花、飞溅、烟雾、弧光等,是一种高效、节能、优质、简单、无污染的焊接工艺。介绍了搅拌摩擦焊的原理、焊接工艺特点、搅拌摩擦焊的最新发展情况及其应用。 展开更多
关键词 搅拌摩擦焊 搅拌头 工艺
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摩擦焊接过程电液控制系统性能分析 被引量：4
12
作者 傅莉 杜随更 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第2期302-305,共4页
为提高摩擦焊接过程控制及焊接质量的可靠性与稳定性,分析摩擦焊机电液比例系统的动态控制品质,并为其配置合适的闭环控制系统。对摩擦焊机电液比例系统的静、动态品质进行了测试和分析,首次提出了摩擦焊接过程电液比例系统的传递函数... 为提高摩擦焊接过程控制及焊接质量的可靠性与稳定性,分析摩擦焊机电液比例系统的动态控制品质,并为其配置合适的闭环控制系统。对摩擦焊机电液比例系统的静、动态品质进行了测试和分析,首次提出了摩擦焊接过程电液比例系统的传递函数。测试结果表明:该电液比例系统主要由延迟环节和惯性环节串联组成;其静态品质指标,控制精度和系统稳定性均良好;系统的动态响应性能优于伺服阀单腔工作状态的摩擦焊机电液伺服系统,略低于伺服阀双腔工作状态的摩擦焊机电液伺服系统,但抗干扰能力、可靠性均优于摩擦焊机电液伺服系统。通过建立系统传递函数,确定了计算机数字PID调节器的控制参数,实现了摩擦焊接过程中焊接压力的闭环控制,焊接压力的相对偏差小于3%。 展开更多
关键词 电液控制系统 性能分析 摩擦焊接 电液比例系统 传递函数 控制性能 摩擦焊接机
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相位摩擦焊工艺及设备研究 被引量：6
13
作者 魏振华 王兴斌 石玉平 《哈尔滨理工大学学报》 CAS 2001年第2期11-14,共4页
研究了相位摩擦焊机的检测系统，采用不刹车焊接工艺，确定了最佳定相位时机和定相位机构．在目前通用摩擦焊机上稍加改动即可实现３６０°内任意定相位，成品率高于９９％，定位精度达到了±０．３°．
关键词 相位磨擦焊机 制动 变频器 检测系统 定相位 焊接工艺
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搅拌摩擦焊二维数控焊接设备设计与仿真研究 被引量：7
14
作者 夏罗生 朱树红 《有色金属》 CSCD 北大核心 2011年第2期132-135,共4页
分析倾斜角度和倾斜方向对焊接的影响,研究二维曲线焊接对搅拌摩擦焊接设备运动的要求,设计基于数字控制的二维搅拌摩擦焊接设备,通过运动仿真分析,验证设备结构设计的可行性,从而解决国内搅拌摩擦焊设备不能焊接任意二维曲线的难题,推... 分析倾斜角度和倾斜方向对焊接的影响,研究二维曲线焊接对搅拌摩擦焊接设备运动的要求,设计基于数字控制的二维搅拌摩擦焊接设备,通过运动仿真分析,验证设备结构设计的可行性,从而解决国内搅拌摩擦焊设备不能焊接任意二维曲线的难题,推动搅拌摩擦焊技术在中国的进一步发展。 展开更多
关键词 搅拌摩擦焊 二维曲线 数字控制 结构设计
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专用摩擦焊机床身多目标拓扑优化研究 被引量：4
15
作者 陈涛 芮执元 +1 位作者 冯瑞成 徐秀治 《机械设计与制造》 北大核心 2014年第4期118-120,123,共4页
以电解铝预焙阳极导电装置专用摩擦焊机床身为对象,研究连续结构的多目标拓扑优化问题。应用平均特征值倒数法和理想点法相结合的方法建立静动态多目标优化数学模型。在连续体结构变密度拓扑优化方法的基础上,建立了控制臂拓扑优化的有... 以电解铝预焙阳极导电装置专用摩擦焊机床身为对象,研究连续结构的多目标拓扑优化问题。应用平均特征值倒数法和理想点法相结合的方法建立静动态多目标优化数学模型。在连续体结构变密度拓扑优化方法的基础上,建立了控制臂拓扑优化的有限元模型,确定子目标权重系数,进行了多目标拓扑优化。优化结果得到了材料的理想分布,提高了结构固有频率,减低了结构质量,实现多个目标的共同优化,为专用摩擦焊机床身的进一步改进与优化提供了依据。 展开更多
关键词 摩擦焊机 床身 多目标 拓扑优化
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铝合金搅拌摩擦焊研究现状 被引量：13
16
作者 赵秋颖 吴志生 +2 位作者 刘翠荣 郑会海 吴常雄 《焊接技术》 2016年第1期1-5,共5页
搅拌摩擦焊具有熔化焊接无法比拟的优点,因此铝合金搅拌摩擦焊引起国内外学者的广泛关注。本文主要介绍了搅拌摩擦焊的工作原理和接头性能影响因素,详细介绍了国内外铝合金搅拌摩擦焊接头微观组织、接头力学性能和塑性流动机理以及搅拌... 搅拌摩擦焊具有熔化焊接无法比拟的优点,因此铝合金搅拌摩擦焊引起国内外学者的广泛关注。本文主要介绍了搅拌摩擦焊的工作原理和接头性能影响因素,详细介绍了国内外铝合金搅拌摩擦焊接头微观组织、接头力学性能和塑性流动机理以及搅拌摩擦焊焊接缺陷修补技术,指出了在塑型金属流动方面存在的不足,还需要进一步研究焊接接头质量的评定方法和搅拌摩擦焊接头缺陷的修补技术。 展开更多
关键词 搅拌摩擦焊 微观组织 力学性能 塑性流动 缺陷修补技术
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线性摩擦焊机电液伺服施力系统动态特性 被引量：4
17
作者 杜随更 银东东 余少军 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第S1期35-37,41,共4页
为分析线性摩擦焊机电液伺服施力系统对焊接过程关键参数压力和速度的动态响应特性,判断系统的控制品质,对滑台压力进行了闭环控制下的时域阶跃响应实验,得到了时域响应曲线.对滑台速度和压力分别进行了开环和闭环控制下的频域特性实验... 为分析线性摩擦焊机电液伺服施力系统对焊接过程关键参数压力和速度的动态响应特性,判断系统的控制品质,对滑台压力进行了闭环控制下的时域阶跃响应实验,得到了时域响应曲线.对滑台速度和压力分别进行了开环和闭环控制下的频域特性实验,借助Matlab平台绘制出速度和压力的响应Bode图,通过逼近的方法得到系统对于开环速度和闭环压力信号的传递函数.实验结果表明,系统压力闭环时域响应平均纯滞后时间为2.6 ms,平均延迟时间为17.4 ms,平均稳态误差0.61%,平均超调量1.83%,系统响应速度快,超调量小,稳态控制精度高;速度开环工作频宽为9 Hz,压力闭环工作频宽为22 Hz,系统稳定性较高. 展开更多
关键词 线性摩擦焊 电液伺服系统 时域特性 频域特性
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42CrMo/GH2132异种金属连续驱动摩擦焊的工艺优化 被引量：5
18
作者 丁成钢 王毅 《电焊机》 北大核心 2013年第12期20-23,共4页
采用连续驱动摩擦焊的焊接方法对42CrMo和GH2132进行异种材料焊接。通过焊接工艺参数试验、抗拉强度试验和正交优化试验,确定了42CrMo/GH2132异种金属连续驱动摩擦焊的优佳焊接工艺参数为:2级摩擦压力7 MPa,2级摩擦时间8 s,顶锻保压压力... 采用连续驱动摩擦焊的焊接方法对42CrMo和GH2132进行异种材料焊接。通过焊接工艺参数试验、抗拉强度试验和正交优化试验,确定了42CrMo/GH2132异种金属连续驱动摩擦焊的优佳焊接工艺参数为:2级摩擦压力7 MPa,2级摩擦时间8 s,顶锻保压压力15 MPa。汇总工艺参数,应使用"偏硬"的焊接规范来进行42CrMo/GH2132异种金属连续驱动摩擦焊的焊接。 展开更多
关键词 42CrMo GH2132 连续驱动摩擦焊 工艺参数
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线性摩擦焊机滑台系统振动位移分析 被引量：4
19
作者 巨江涛 杜随更 +1 位作者 马云峰 张静 《机床与液压》 北大核心 2012年第9期1-4,20,共5页
为促进整体叶盘线性摩擦焊接技术的发展及应用,从振动理论角度分析了线性摩擦焊机工作中滑台的振动位移响应规律。建立了滑台系统的两自由度强迫振动力学模型,利用数学解析和试验测量相结合的方法得到了系统相关振动参数。建立了振动系... 为促进整体叶盘线性摩擦焊接技术的发展及应用,从振动理论角度分析了线性摩擦焊机工作中滑台的振动位移响应规律。建立了滑台系统的两自由度强迫振动力学模型,利用数学解析和试验测量相结合的方法得到了系统相关振动参数。建立了振动系统的仿真模型,通过对比仿真结果与实验结果,验证了仿真模型的有效性。利用该模型分析了焊机振动参数对滑台系统位移响应的影响,发现增大移动夹具与滑台之间的刚度系数k1、滑台与床身之间的刚度系数k2以及滑台与床身之间的黏性阻尼系数c2均有利于减小滑台系统整体位移响应值,提高滑台的刚度与稳定性。分析了振动频率对滑台系统振动位移的影响,发现该系统共振出现在34～35 Hz附近,应当使焊机工作频率高于45 Hz,以减小滑台系统的振动。 展开更多
关键词 线性摩擦焊机 滑台系统 振动参数
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基于PLC控制的回抽式无匙孔搅拌摩擦点焊系统 被引量：2
20
作者 张忠科 于洋 王希靖 《电焊机》 2017年第5期38-42,共5页
回抽式无匙孔搅拌摩擦点焊系统根据其点焊工艺,采用软硬件相结合的方式进行系统设计。通过设计针肩分离式搅拌头解决机构问题,给出了搅拌头的设计形式,同时采用PLC、HMI、伺服电机和电流传感器等主要器件,介绍了电气原理、程序流程、PL... 回抽式无匙孔搅拌摩擦点焊系统根据其点焊工艺,采用软硬件相结合的方式进行系统设计。通过设计针肩分离式搅拌头解决机构问题,给出了搅拌头的设计形式,同时采用PLC、HMI、伺服电机和电流传感器等主要器件,介绍了电气原理、程序流程、PLC主要程序指令和HMI操作界面。通过PLC与伺服电机的闭环控制技术,以及PLC与MHI实时通讯技术实现了对该系统方便、可靠、精密的控制。目前,该系统已成功获得生产和科研应用,运行结果表明该系统运行稳定、可靠,效果良好。 展开更多
关键词 FSSW 无匙孔 PLC HMI 伺服系统
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