论文摘要
由英国焊接研究所1991年发明的搅拌摩擦焊(FSW),以其优异的焊接性能和综合的经济、环境效益而著称,在航空、航天、造船、交通工具、压力容器、电器等行业有着广阔的应用前景。它的出现将使铝及其合金等有色金属的连接技术发生重大变革。虽然FSW工艺开发时间不长,但是在焊接机理、适用材料、焊接设备以及工程化应用方面均取得了很大的进展。本课题基于搅拌摩擦焊缝焊焊接以及点焊焊接方法,提出了双螺旋搅拌搅拌摩擦焊焊接方法。相对于搅拌摩擦焊缝焊,双螺旋搅拌摩擦焊适用与圆弧焊缝的焊接,对于加工空间提出不同的要求；相对于搅拌摩擦焊点焊,它采用了可升降的搅拌针消除了匙孔的影响,其方法的实现可以有效的减少缺陷出现的可能。基于自身的特点,双螺旋搅拌摩擦焊适用于铝合金板材铆接场合以及圆弧焊缝焊接。在理论研究以及实验的基础上,本课题设计了双螺旋搅拌摩擦焊焊机设备的机械结构。从而实现了焊接过程中倾角保持不变；采用了可升降控制的搅拌针从而消除了焊接过程中匙孔的影响。此设备共需要控制两台步进电机、三台交流电机以及一台直流电机。为了满足双螺旋搅拌摩擦焊焊接工艺试验的要求,需要对六台电机进行控制。因此基于开放式CNC系统,采用了工控机与控制卡的构架,其中步进电机控制系统采用了运动控制卡控制步进电机的速度、方向和行程参数,模拟量输出卡将控制电压传递给变频器进行交流电机调速,将控制电压传递给整流器进行直流电机调速,从而获得所需要的工艺参数。在开放式CNC系统电器硬件基础上,为双螺旋搅拌摩擦焊焊机设备开发了人机交互控制软件,通过运行参数的修改,实现双螺旋搅拌摩擦焊焊接工艺参数的优化,使双螺旋搅拌摩擦焊焊接适应于不同场合。双螺旋搅拌摩擦焊焊接方法可以与其他的搅拌摩擦焊方法相辅相成,成为有特色的搅拌摩擦焊焊接方法的一种。而此套设备的设计,可以进行双螺旋搅拌摩擦焊焊接的实验,优化双螺旋搅拌摩擦焊接的参数,对双螺旋搅拌摩擦焊点阵进行更深一步的研究。