雙攪拌軸攪拌摩擦焊焊機(jī)設(shè)計(jì)開題報(bào)告.doc

浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告班級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化09(4)班姓名陳偉杰課題名稱雙攪拌軸攪拌摩擦焊機(jī)設(shè)計(jì)開題報(bào)告（包括選題意義、研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題、總體研究思路與可行性分析及預(yù)期研究成果、研究工作計(jì)劃等內(nèi)容，非藝術(shù)類不少于3000字）目錄1選題的背景與意義2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)2.1攪拌摩擦焊的發(fā)展歷史及研究成果2.2國(guó)內(nèi)攪拌軸摩擦焊的發(fā)展及應(yīng)用2.3攪拌摩擦焊中雙攪拌軸攪拌摩擦焊目前的應(yīng)用情況和前景3研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題3.1基本內(nèi)容3.2待解決的主要問題4研究方案、可行性分析及預(yù)期研究成果5研究工作計(jì)劃（進(jìn)度安排）參考文獻(xiàn)（開題報(bào)告全文附后）成績(jī)：答辯意見（從選題、任務(wù)工作量、質(zhì)量預(yù)期、可行性等幾個(gè)方面）答辯組長(zhǎng)簽名：年月日系主任審核意見簽名：年月日雙攪拌軸攪拌摩擦焊機(jī)設(shè)計(jì)陳偉杰(機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化09(4)班B09300405)1選題的背景與意義1991年攪拌摩擦焊(FrictionstirWeldingFSW)由英國(guó)焊接研究所(TheWeldinglnstirate-TWl)發(fā)明，這項(xiàng)杰出的焊接技術(shù)一步一步地為世界制造技術(shù)的進(jìn)步做出了巨大的貢獻(xiàn)。自1991年攪拌摩擦焊(FrictionstirWeldingFSW)被發(fā)明到現(xiàn)在，該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外的眾多領(lǐng)域出現(xiàn)它的身影。如今，攪拌摩擦焊焊已經(jīng)在諸多制造領(lǐng)域（船舶、軌道列車、航天、航空、汽車、兵器、電子電力等）達(dá)到規(guī)?；?、工業(yè)化的應(yīng)用水平1。雙攪拌軸摩擦焊縫技術(shù)作為攪拌摩擦焊的新型攪拌技術(shù)，它具有以下優(yōu)勢(shì)：（1）兩個(gè)攪拌頭同時(shí)焊接可以產(chǎn)生更多的熱量，該方法可以運(yùn)用于鋼及其他高溫合金攪拌摩擦焊中（2）可以確保在較小的扭矩下實(shí)現(xiàn)材料的可靠連接。這些優(yōu)點(diǎn)可以使得雙攪拌軸摩擦焊縫技術(shù)將攪拌摩擦焊的發(fā)展空間得到進(jìn)一步的拓展，將推動(dòng)制造業(yè)更快更好地發(fā)展，同時(shí)也必將擁有更廣闊的市場(chǎng)，在不久的將來必將迎來快速的發(fā)展和應(yīng)用的高峰。2國(guó)內(nèi)外攪拌摩擦焊的發(fā)展?fàn)顩r及研究成果2.1攪拌摩擦焊的發(fā)展歷史及研究成果攪拌摩擦焊在其發(fā)明初期主要解決厚度1.2毫米的鋁合金板材焊接問題；1996年，用FSW技術(shù)解決了612毫米的鋁、鎂、銅合金的連接1997年實(shí)現(xiàn)了12-25毫米厚鋁合金板的攪拌摩擦焊并且在宇航結(jié)構(gòu)件上得到應(yīng)用。1999年攪拌摩擦焊可以焊接50毫米厚的銅合金及75毫米厚度的鋁合金零件和產(chǎn)品。2004年，英國(guó)焊接研究所已經(jīng)能夠單道單面實(shí)現(xiàn)100毫米厚鋁合金板材的攪拌摩擦焊。迄今，在材料的厚度上，單道焊可以實(shí)現(xiàn)厚度為0.8100mm鋁合金材料的焊接：雙道焊可以焊接180mm厚的對(duì)接板材。最近，又開發(fā)了可以連接0.4mm鋁板的微型攪拌摩擦焊技術(shù)2。攪拌摩擦作為一種優(yōu)選焊接技術(shù)，已經(jīng)在從技術(shù)研究向高層次的工程化和工業(yè)化應(yīng)用階段發(fā)展。就拿國(guó)外的例子來說：在美國(guó)的宇航制造工業(yè)、北歐的船舶制造工業(yè)、日本的高速列車制造等制造領(lǐng)域?？傊?dāng)嚢枘Σ梁敢呀?jīng)廣泛地涉及到了在船舶制造工業(yè)、航空航天工業(yè)、軌道交通及陸路交通工業(yè)、汽車工業(yè)以及兵器、建筑、電力、能源、家電等工業(yè)。攪拌摩擦在今年來取得的成就主要可以從以下幾方面來體現(xiàn)：（1）攪拌摩擦焊在船舶制造工業(yè)上的應(yīng)用目前攪拌摩擦焊在船用鋁合金的焊接方面研究應(yīng)用較多，幾乎可以焊接所有系列的鋁合金材料，另外，攪拌摩擦焊也可以實(shí)現(xiàn)鋁合金與銅合金、鋁合金與鎂合金等不同材料的焊接。攪拌摩擦焊與普通摩擦焊相比，因不受軸類零件的限制，可焊接直焊縫、角焊縫。傳統(tǒng)焊接工藝焊接鋁合金時(shí)要求對(duì)表面進(jìn)行去除氧化膜處理，并要求在48h內(nèi)進(jìn)行焊接，而攪拌摩擦焊工藝只要在焊前去除油污即可，并對(duì)裝配要求不高。因此，攪拌摩擦焊是船用鋁合金結(jié)構(gòu)首選的連接技術(shù)。（2）攪拌摩擦焊在航天航空工業(yè)上的應(yīng)用以英國(guó)焊接研究所、波音、空客以及美國(guó)月蝕公司為代表的攪拌摩擦焊技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用的先鋒已經(jīng)取得了豐碩的成果。近期的研究結(jié)果表明攪拌摩擦焊可以在飛機(jī)機(jī)翼結(jié)構(gòu)、翼盒結(jié)構(gòu)、機(jī)身結(jié)構(gòu)、艙門結(jié)構(gòu)、裙翼結(jié)構(gòu)、機(jī)艙氣密隔板以及貨物裝卸結(jié)構(gòu)等方面得到應(yīng)用3。（3）攪拌摩擦焊在高速列車鋁合金焊接的應(yīng)用在攪拌摩擦焊出現(xiàn)后，攪拌摩擦焊由于是一種無需外加焊接材料的焊接方法，因此沒有熔化焊接時(shí)選擇焊接材料的困難，也節(jié)省了焊材費(fèi)用。更重要的是沒有熔化焊接凝固時(shí)的一次結(jié)晶過程，克服了焊接高強(qiáng)鋁合金時(shí)的結(jié)晶裂紋、氣孔和夾雜傾向，不會(huì)產(chǎn)生焊縫塌陷問題，也不會(huì)形成焊縫鑄造組織和低強(qiáng)區(qū)。因此攪拌摩擦取代了先前的熔化焊，成為焊接高速列車時(shí)優(yōu)先選擇的焊接方法4。（4）攪拌摩擦焊在其他領(lǐng)域的應(yīng)用攪拌摩擦焊除了上述3個(gè)領(lǐng)域外，還在軌道交通及陸路交通工業(yè)、汽車工業(yè)在兵器、建筑、電力、能源、家電等工業(yè)中的應(yīng)用也越來越廣泛。而且都取得了或多或少的成就5。2.2國(guó)內(nèi)攪拌軸摩擦焊的術(shù)發(fā)展發(fā)展應(yīng)用2002年，北京航空制造工程研究所與英國(guó)焊接研究所正式簽署攪拌摩擦焊專利許可協(xié)議，并在技術(shù)合作的基礎(chǔ)上成立了中國(guó)攪拌摩擦焊中心。中國(guó)攪拌摩擦焊中心的成立標(biāo)志著攪拌摩擦焊技術(shù)正式登陸中國(guó)。中國(guó)攪拌摩擦焊中心全權(quán)代表英國(guó)焊接研究所，發(fā)售和管理中國(guó)地區(qū)(包括香港、澳門和臺(tái)灣)的攪拌摩擦焊技術(shù)專利許可，從此為攪拌摩擦焊技術(shù)在中國(guó)地區(qū)的發(fā)展、推廣和工業(yè)化應(yīng)用打開了大門6。采用攪拌摩擦焊焊接的鋁合金材壁機(jī)圖（1）圖（2）攪拌摩擦加工技術(shù)的發(fā)展自攪拌摩擦焊進(jìn)入國(guó)內(nèi)后，較快的運(yùn)用于我國(guó)工業(yè)上的許多領(lǐng)域（船舶制造行業(yè)、航天制造工業(yè)、軌道交通行業(yè)等）。攪拌摩擦焊在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用現(xiàn)狀，主要通過船舶制造行業(yè)、航天制造工業(yè)兩方面來介紹。首先在船舶制造行業(yè)，2006年4月，我國(guó)設(shè)計(jì)制造了國(guó)內(nèi)第一臺(tái)用于大型船用型材料拼焊的攪拌摩擦焊設(shè)備，此后，中國(guó)攪拌摩擦焊中心大力發(fā)展鋁合金型材壁板的攪拌摩擦焊制造。其次，攪拌摩擦焊在航天制造工業(yè)也發(fā)揮著重大的作用。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)于2000系列、7000系列以及鋁鋰合金的材料制成的太空交通運(yùn)載工具都優(yōu)先采用攪拌摩擦焊。中國(guó)攪拌摩擦焊中心于十五期間重點(diǎn)對(duì)航天運(yùn)載火箭攪拌摩擦焊開展了系統(tǒng)的科研攻關(guān)，國(guó)內(nèi)的航天制造工業(yè)企業(yè)也積極采用了攪拌摩擦焊技術(shù)。除卻上述的兩個(gè)領(lǐng)域外，攪拌摩擦焊在國(guó)內(nèi)還廣泛應(yīng)用于汽車制造業(yè)、軌道交通行業(yè)、電子電力能源行業(yè)7。上圖（2）為攪拌摩擦焊在國(guó)內(nèi)的發(fā)展趨勢(shì)。隨著攪拌摩擦焊研究、技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用推廣的不斷深入，基于攪拌摩擦的基本原理形成了材料鏈接、材料改姓、材料成行等多種材料加工方法?？傊?，在中國(guó)，攪拌摩擦焊的研究、開發(fā)和推廣應(yīng)用才剛剛起步，在市場(chǎng)化的環(huán)境下，通過引進(jìn)、消化、吸收和技術(shù)創(chuàng)新，攪拌摩擦得到了快速發(fā)展，尤其在航空、航天等領(lǐng)域、在國(guó)家政策和項(xiàng)目的支持下，攪拌摩擦焊必將在我國(guó)其他工業(yè)領(lǐng)域得到較快的推廣。2.3攪拌摩擦焊縫中雙攪拌軸攪拌摩擦焊目前的應(yīng)用情況和前景（1）雙攪拌軸摩擦焊的工作原理在提及雙攪拌軸摩擦焊縫技術(shù)的工作原理前，我們先講講攪拌摩擦焊的工作原理：攪拌摩擦焊過程中，一個(gè)柱形帶特殊軸肩和針凸的攪拌頭旋轉(zhuǎn)著緩慢插入被焊接工件，攪拌頭和被焊接材料之間的摩擦剪切阻力產(chǎn)生了摩擦熱，使攪拌頭鄰近區(qū)域的材料熱塑化(焊接溫度一般不會(huì)達(dá)到和超過被焊接材料的熔點(diǎn))，當(dāng)攪拌頭旋轉(zhuǎn)著向前移動(dòng)時(shí)，熱塑化的金屬材料從攪拌頭的前沿向后沿轉(zhuǎn)移，并且在攪拌頭軸肩與工件表層摩擦產(chǎn)熱和鍛壓共同作用下，形成致密固相連接接頭。相對(duì)于攪拌摩擦焊的工作原理，雙攪拌摩擦焊縫為采用兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)相反