新型材料成形加工技术——摩擦叠焊 被引量：25

1

作者 陈家庆 焦向东 +2 位作者 周灿丰 邱宗义 栾国红 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第9期108-111,112,共5页

摩擦叠焊是一种新型的固相连接技术,从TWI提出这一概念至今尚不足20年。摩擦叠焊的焊缝由一系列圆柱形或圆锥形组合的摩擦液柱单元成形过程组成,具体包括接触预热、稳定填充、停转顶锻三个阶段,金属棒的转速、轴向力等是影响成形质量的... 摩擦叠焊是一种新型的固相连接技术,从TWI提出这一概念至今尚不足20年。摩擦叠焊的焊缝由一系列圆柱形或圆锥形组合的摩擦液柱单元成形过程组成,具体包括接触预热、稳定填充、停转顶锻三个阶段,金属棒的转速、轴向力等是影响成形质量的主要参数。从成形机理上看,摩擦叠焊与摩擦塞焊、摩擦堆焊、嵌入摩擦焊等存在着较大差异。由于该技术在干湿环境条件下都能够获得较好的连接质量,因此在材料成形加工尤其是钢结构水下修复作业方面具有巨大的应用潜力。欧盟国家近10年来已经开展了一系列机理研究和工程化应用研究,目前已经具备了水下连接的商业化作业能力。 展开更多

关键词 摩擦液柱成形 摩擦叠焊 连接特性 水下维修

在线阅读 下载PDF 职称材料

摩擦叠焊的基础研究及工程应用 被引量：10

2

作者 陈忠海 陈家庆 +2 位作者 焦向东 高辉 周灿丰 《电焊机》 北大核心 2009年第4期109-116,共8页

摩擦叠焊是一种新型固相连接技术。介绍了围绕摩擦叠焊所开展的基础研究,归纳总结了各国所用的工艺参数;同时介绍了摩擦叠焊技术在深海钢结构裂纹修复、海底管道在线开孔以及浮式生产储运卸装系统等领域的工程应用前景,以促进围绕该技... 摩擦叠焊是一种新型固相连接技术。介绍了围绕摩擦叠焊所开展的基础研究,归纳总结了各国所用的工艺参数;同时介绍了摩擦叠焊技术在深海钢结构裂纹修复、海底管道在线开孔以及浮式生产储运卸装系统等领域的工程应用前景,以促进围绕该技术的应用基础研究和工程实用化进程。 展开更多

关键词 摩擦叠焊 固相连接技术 基础研究 工程应用

在线阅读 下载PDF 职称材料

预热对LY12铝合金摩擦叠焊质量的影响 被引量：7

3

作者 高辉 焦向东 +3 位作者 周灿丰 陈家庆 占宏伟 张艳清 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第S1期70-72,76,共4页

为了解决铝合金材料在摩擦叠焊过程中由于焊接初始阶段产热不足,容易在底部产生焊接缺陷的问题,进行了预热对LY12硬铝合金摩擦叠焊焊接质量影响的实验.焊接实验对塞棒和基块无预热和预热温度分别为100和200°C的条件下进行焊接.焊... 为了解决铝合金材料在摩擦叠焊过程中由于焊接初始阶段产热不足,容易在底部产生焊接缺陷的问题,进行了预热对LY12硬铝合金摩擦叠焊焊接质量影响的实验.焊接实验对塞棒和基块无预热和预热温度分别为100和200°C的条件下进行焊接.焊接时主轴转速为4 000 r/min,塞棒进给速度为30 mm/min,氩气流量为30 L/min.通过对不同实验条件下试件的宏观照片及焊接填充区硬度值进行对比,分析了预热对LY12硬铝合金摩擦叠焊焊接质量的影响.结果表明,在铝合金摩擦叠焊过程中,通过对塞棒和基块进行预热能够明显减少焊接缺陷,提高焊接质量. 展开更多

关键词 铝合金 摩擦叠焊 预热

在线阅读 下载PDF 职称材料

摩擦叠焊单元成型质量影响因素研究 被引量：9

4

作者 占宏伟 焦向东 +3 位作者 高辉 周灿丰 陈家庆 陈煜 《电焊机》 北大核心 2011年第5期62-65,共4页

摩擦叠焊单元成型的工艺参数对接头表面成形及其性能有着决定性的影响。进行了大量焊接工艺试验,考查了各种参数组合下的焊接接头质量,对比各焊接参数下接头的微观组织、宏观形貌和焊接压力,分析缺陷出现的原因并提出改善方法。结果表明... 摩擦叠焊单元成型的工艺参数对接头表面成形及其性能有着决定性的影响。进行了大量焊接工艺试验,考查了各种参数组合下的焊接接头质量,对比各焊接参数下接头的微观组织、宏观形貌和焊接压力,分析缺陷出现的原因并提出改善方法。结果表明:主轴转速在3500r/min以上,焊接速度40mm/min以上的范围内,得到的焊接接头组织致密均匀,缺陷少;圆头圆底的形状组合能带来比其他组合更好的接头质量。焊缝区域材料在接头底部"过渡区域"的流动性较差,而且缺陷大多出现在此,采用圆头圆底形状组合能够明显改善这一现象。焊接压力变化也对焊接质量影响很大,在合适的参数组合作用下,得到的焊接压力变化过程与实际焊接过程中金属材料的加热、塑化、凝固的变化过程对应。 展开更多

关键词 摩擦叠焊 接头质量 微观组织 形状组合 焊接压力

在线阅读 下载PDF 职称材料

摩擦叠焊——一种新型的固相连接技术 被引量：16

5

作者 陈家庆 焦向东 +2 位作者 邱宗义 房晓明 栾国红 《焊接技术》 北大核心 2007年第1期1-6,共6页

摩擦叠焊(FSW)是一种新型的固相连接技术,英国TWI、德国GKSS研究中心等单位近10多年来在这方面进行了大量的应用基础研究,目前已经具备了商业化工程服务的技术能力。简单介绍了摩擦叠焊的起源、FHPP单元成型机理及FSW焊缝的连接特性,并... 摩擦叠焊(FSW)是一种新型的固相连接技术,英国TWI、德国GKSS研究中心等单位近10多年来在这方面进行了大量的应用基础研究,目前已经具备了商业化工程服务的技术能力。简单介绍了摩擦叠焊的起源、FHPP单元成型机理及FSW焊缝的连接特性,并介绍了欧盟国家的工程化应用研究历程。国外的试验研究结果表明,摩擦叠焊技术在干湿环境条件下都能够获得较好的连接质量,因此在材料的成型加工尤其是钢结构的水下湿式维修方面具有巨大的应用潜力。我国应该优先结合海洋石油工业的实际发展需求,尽快开展相应的应用基础研究工作。 展开更多

关键词 摩擦叠焊 连接特性 钢结构 水下维修

在线阅读 下载PDF 职称材料

网格重划分技术在摩擦叠焊仿真中的应用 被引量：5

6

作者 高辉 焦向东 +1 位作者 周灿丰 李冠群 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2013年第11期161-163,共3页

通过ABAQUS软件建立了一个Q345材料的摩擦叠焊焊接过程的二维有限元模型。在abaqus/standard中采用手动重划分及计算结果映射方法,有效地解决了由于塞棒的非线性大变形引起的收敛困难问题。通过将真实焊接试件的飞边形态与仿真计算结果... 通过ABAQUS软件建立了一个Q345材料的摩擦叠焊焊接过程的二维有限元模型。在abaqus/standard中采用手动重划分及计算结果映射方法,有效地解决了由于塞棒的非线性大变形引起的收敛困难问题。通过将真实焊接试件的飞边形态与仿真计算结果的对比,证明了网格重划分及结果映射技术在摩擦叠焊单元成型过程仿真中应用的合理性和正确性。 展开更多

关键词 网格重划分 摩擦叠焊 映射方法

在线阅读 下载PDF 职称材料

Q235钢摩擦叠焊单元成形焊接接头金相组织分析 被引量：8

7

作者 高辉 焦向东 +1 位作者 周灿丰 陈家庆 《焊接技术》 北大核心 2013年第6期12-14,85,共3页

针对Q235钢开展了摩擦叠焊单元成形焊接试验并对在主轴转速5 000 r/min,塞棒进给速度0.3 mm/s条件下的焊接接头的显微组织和显微组织硬度进行了测试,分析了摩擦叠焊单元成形焊接接头中不同位置的金相组织结构与摩擦焊接过程中温度和压... 针对Q235钢开展了摩擦叠焊单元成形焊接试验并对在主轴转速5 000 r/min,塞棒进给速度0.3 mm/s条件下的焊接接头的显微组织和显微组织硬度进行了测试,分析了摩擦叠焊单元成形焊接接头中不同位置的金相组织结构与摩擦焊接过程中温度和压力之间的关系,以及接头中不同位置处显微组织硬度存在差异的原因。该研究对Q235钢摩擦叠焊焊接工艺参数的研究及提高焊接接头的质量具有一定的指导意义。 展开更多

关键词 Q235钢 摩擦叠焊 金相组织

在线阅读 下载PDF 职称材料

塞棒形式对摩擦叠焊单元成形质量的影响 被引量：2

8

作者 宋国祥 陈秀清 +3 位作者 杨帆 徐亚国 焦向东 高辉 《电焊机》 北大核心 2014年第8期84-87,共4页

为解决摩擦叠焊单元成形过程中塞棒与孔侧壁结合强度不足的问题,研究了塞棒形式对摩擦叠焊单元成形质量的影响。采用8种不同形式的塞棒分别进行焊接试验并对接头进行拉伸试验。通过对接头的宏观照片及拉伸试验结果进行对比,分析不同塞... 为解决摩擦叠焊单元成形过程中塞棒与孔侧壁结合强度不足的问题,研究了塞棒形式对摩擦叠焊单元成形质量的影响。采用8种不同形式的塞棒分别进行焊接试验并对接头进行拉伸试验。通过对接头的宏观照片及拉伸试验结果进行对比,分析不同塞棒形式对叠焊单元焊接质量的影响。结果表明,通过对塞棒形式的不断优化,可以减少焊接缺陷,提高焊接质量。 展开更多

关键词 摩擦叠焊 塞棒 形式优化

在线阅读 下载PDF 职称材料

Q345钢摩擦叠焊焊接初始阶段数值分析 被引量：3

9

作者 孙立强 焦向东 +3 位作者 高辉 周灿丰 陈智 孙涛 《北京石油化工学院学报》 2012年第4期7-10,共4页

基于ABAQUS/Explicit有限元分析软件建立了Q345钢摩擦叠焊焊接同质材料的三维计算模型。采用ALE adaptive meshing技术预防网格畸变问题,分析了摩擦叠焊焊接Q345钢接头的温度场、轴向缩短量的变化。结果表明,焊接界面中心温度大约在2.0 ... 基于ABAQUS/Explicit有限元分析软件建立了Q345钢摩擦叠焊焊接同质材料的三维计算模型。采用ALE adaptive meshing技术预防网格畸变问题,分析了摩擦叠焊焊接Q345钢接头的温度场、轴向缩短量的变化。结果表明,焊接界面中心温度大约在2.0 s内迅速升到140℃左右,之后温度缓慢波动,接头温度渐趋于均匀,摩擦界面处金属开始发生塑性变形并被挤出形成翻边,轴向缩短量增加。 展开更多

关键词 摩擦叠焊 Q345钢 J-C模型 ALE ADAPTIVE MESHING

在线阅读 下载PDF 职称材料

试件形状对铝合金摩擦叠焊成形的影响 被引量：2

10

作者 任朝晖 鞠建忠 +1 位作者 吕冬杰 徐宇航 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期1000-1004,共5页

为了研究不同试件形状对铝合金摩擦叠焊单元成形的影响,选取7075铝合金为试验对象,使用ABAQUS有限元软件,对摩擦叠焊单元成形这一复杂的热力耦合过程进行数值模拟,在将其简化为二维轴对称模型的基础上,采用FRIC子程序和网格重划分技术... 为了研究不同试件形状对铝合金摩擦叠焊单元成形的影响,选取7075铝合金为试验对象,使用ABAQUS有限元软件,对摩擦叠焊单元成形这一复杂的热力耦合过程进行数值模拟,在将其简化为二维轴对称模型的基础上,采用FRIC子程序和网格重划分技术进行分析.对比温度云图、变形情况以及应力分布,结果表明:试件形状能够影响焊接缺陷产生的以及缺陷的尺寸;相对于焊棒形状,焊孔形状对焊接缺陷产生的影响更大,直角焊孔对塑性金属的流动阻碍作用最大,倒角焊孔次之.圆角焊孔阻碍作用最小,更容易得到较好的焊接质量. 展开更多

关键词 摩擦叠焊 试件形状 热力耦合 7075铝合金 焊接缺陷

在线阅读 下载PDF 职称材料

管型结构物维修摩擦叠焊设备研制 被引量：1

11

作者 焦向东 周灿丰 +3 位作者 高辉 姬宜朋 郭丽峰 刘正文 《焊接》 北大核心 2015年第11期8-13,共6页

针对管型结构物维修的需要,研制了摩擦叠焊设备,该设备由焊接主轴、定位床身、固定鞍座和支撑框架等四个部分组成。其中,摩擦焊接主轴以及定位床身锁紧机构采用液压驱动,而定位床身的主轴轴向移动和周向旋转采用伺服电机驱动。焊接主轴... 针对管型结构物维修的需要,研制了摩擦叠焊设备,该设备由焊接主轴、定位床身、固定鞍座和支撑框架等四个部分组成。其中,摩擦焊接主轴以及定位床身锁紧机构采用液压驱动,而定位床身的主轴轴向移动和周向旋转采用伺服电机驱动。焊接主轴采用液压马达和液压油缸,分别完成作为摩擦焊接耗材的塞棒所需要的旋转和进给两个运动,芯轴设计成为内部空心结构,从而减轻重量、减小转动惯量。定位床身主要由轴向驱动机构、旋转驱动机构、锁紧机构等组成,可以携带焊接主轴实现轴向移动和环向旋转,并且在任意待焊位置进行可靠的锁紧。摩擦焊接主轴控制子系统不仅成功地实现了主轴转速、进给速度和压力等焊接参数的自动控制,而且自动焊接程序可以根据塞棒烧损长度设置合适的焊接参数组合。定位床身控制子系统采用Ⅲ尤对伺服电机进行控制,通过人机界面触摸屏进行操作。最后,采用该设备进行了成功的管道焊接试验,包括钻孔和摩擦叠焊。 展开更多

关键词 摩擦叠焊 管型结构物 焊接主轴 轴向驱动机构 环向驱动机构

在线阅读 下载PDF 职称材料

DH36钢摩擦叠焊焊点分布规律研究 被引量：1

12

作者 许威 黄江中 +4 位作者 宋国祥 张大伟 王志江 贺钧 王东坡 《焊接》 北大核心 2016年第2期40-42,71,共3页

摩擦叠焊是一种新型的水下修复方法。在单排孔DH36钢干式摩擦叠焊工艺试验中发现在塞孔底部容易出现未熔合现象,针对这一问题进行了分析,建立钻头受力模型,发现钻孔时钻头所处不同区域的硬度变化造成了钻孔的偏斜,从而影响焊接质量,进... 摩擦叠焊是一种新型的水下修复方法。在单排孔DH36钢干式摩擦叠焊工艺试验中发现在塞孔底部容易出现未熔合现象,针对这一问题进行了分析,建立钻头受力模型,发现钻孔时钻头所处不同区域的硬度变化造成了钻孔的偏斜,从而影响焊接质量,进而提出了相应的解决方案,对摩擦叠焊中焊点分布及焊接次序进行了研究。 展开更多

关键词 焊点分布 钻头受力模型 摩擦叠焊 DH36钢

在线阅读 下载PDF 职称材料

摩擦液柱成形及摩擦叠焊新技术综述 被引量：3

13

作者 黄万群 孙永兴 蒋淑英 《焊管》 2010年第11期28-33,共6页

摩擦叠焊是一种新型材料固相连接技术,由英国焊接研究所于1992年发明。摩擦液柱成形(FHPP)是摩擦叠焊的基本单元成形过程。笔者对摩擦液柱成形机理、摩擦叠焊成形过程进行了阐述,并分别对国外摩擦液柱成形单元及摩擦叠焊焊缝组织性能的... 摩擦叠焊是一种新型材料固相连接技术,由英国焊接研究所于1992年发明。摩擦液柱成形(FHPP)是摩擦叠焊的基本单元成形过程。笔者对摩擦液柱成形机理、摩擦叠焊成形过程进行了阐述,并分别对国外摩擦液柱成形单元及摩擦叠焊焊缝组织性能的研究进行了分析。国外的研究表明,摩擦液柱成形及以其为成形单元的摩擦叠焊技术能够获得优质的焊接接头。摩擦叠焊作为一种新型摩擦焊接技术,具有许多其他摩擦焊接方法无法比拟的优点,尤其在水下及深水厚壁结构焊接修复方面具有独特的优势。 展开更多

关键词 摩擦液柱成形 摩擦叠焊 水下维修 工艺参数

在线阅读 下载PDF 职称材料

水下摩擦叠焊作业过程仿真系统设计

14

作者 杨帆 李彦胜 +2 位作者 黄江中 宋国祥 马丽 《应用科技》 CAS 2015年第1期53-56,共4页

为了缩短水下摩擦叠焊技术设备研制周期、节约试验费用、降低装置在海上试验和实际应用中的风险,设计了水下摩擦叠焊作业仿真系统。给出了系统总体设计方案,包含其主要工作内容和软硬件体系结构。开发了满足功能要求的仿真软件,介绍了... 为了缩短水下摩擦叠焊技术设备研制周期、节约试验费用、降低装置在海上试验和实际应用中的风险,设计了水下摩擦叠焊作业仿真系统。给出了系统总体设计方案,包含其主要工作内容和软硬件体系结构。开发了满足功能要求的仿真软件,介绍了软件的开发环境、功能和界面。通过一系列仿真实验以及缆索的受力及姿态分析,证明了系统的可行性。 展开更多

关键词 摩擦叠焊 体系结构 缆索姿态 仿真系统

在线阅读 下载PDF 职称材料

工艺参数对摩擦叠焊单元成形过程的影响

15

作者 杨帆 宋国祥 +4 位作者 陈秀清 徐亚国 高辉 焦向东 周灿丰 《电焊机》 2015年第7期66-69,共4页

基于摩擦焊技术特点,研究摩擦叠焊单元成形工艺,分析转速、进给速度和轴向压力这三个主要工艺参数对摩擦叠焊单元成形过程的影响。结果表明:焊接过程中选用高转速,可以显著提高产热速率,填充材料更容易达到塑性状态而与预制孔侧壁紧密结... 基于摩擦焊技术特点,研究摩擦叠焊单元成形工艺,分析转速、进给速度和轴向压力这三个主要工艺参数对摩擦叠焊单元成形过程的影响。结果表明:焊接过程中选用高转速,可以显著提高产热速率,填充材料更容易达到塑性状态而与预制孔侧壁紧密结合,在与转速匹配较好的进给速度和轴向压力范围内,选用较高的进给速度和轴向压力更容易获得质量优异的接头。 展开更多

关键词 摩擦叠焊 单元成形 焊接工艺

在线阅读 下载PDF 职称材料

预制孔形状对摩擦叠焊单元成形影响的数值分析

16

作者 李冠群 高辉 +1 位作者 周灿丰 曹军 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2014年第21期149-151,共3页

对两种预制孔形状的摩擦叠焊单元成形过程进行数值仿真分析,得到完整的包含大变形塑性变形的焊接过程结果。分析得到,由于圆锥形预制孔在焊接过程中接触面压力均匀,而圆柱形预制孔在塑性材料与侧壁接触面上没有压力,所以圆锥形预制孔得... 对两种预制孔形状的摩擦叠焊单元成形过程进行数值仿真分析,得到完整的包含大变形塑性变形的焊接过程结果。分析得到,由于圆锥形预制孔在焊接过程中接触面压力均匀,而圆柱形预制孔在塑性材料与侧壁接触面上没有压力,所以圆锥形预制孔得到的温度场与应力场较圆柱形预制孔分布均匀,从而影响焊接接头的结合强度。通过拉伸试验与仿真结果进行对比,结果吻合。 展开更多

关键词 预制孔形状 摩擦叠焊单元成形 数值分析

在线阅读 下载PDF 职称材料

深水结构物维修摩擦叠焊设备研制

17

作者 周灿丰 焦向东 +1 位作者 高辉 郭丽峰 《船海工程》 北大核心 2016年第1期147-150,共4页

为了进行深水结构物的维修,采用可以适应深水环境并易于实现自动化的摩擦叠焊作为维修方法,以液压作为水下摩擦焊接机头驱动方式,通过计算机进行主轴转速、进给速度和压力等焊接参数的自动控制。研制可以用于平板和管型结构物焊接的摩... 为了进行深水结构物的维修,采用可以适应深水环境并易于实现自动化的摩擦叠焊作为维修方法,以液压作为水下摩擦焊接机头驱动方式,通过计算机进行主轴转速、进给速度和压力等焊接参数的自动控制。研制可以用于平板和管型结构物焊接的摩擦叠焊设备,使得大厚度结构物可以采用摩擦叠焊设备进行自动化焊接,液压驱动摩擦接机头可以满足水下应用的需要。 展开更多

关键词 摩擦叠焊 液压驱动水下摩擦焊接机头 摩擦焊接主轴 管型结构物焊接工装

在线阅读 下载PDF 职称材料

“基于摩擦叠焊的水下结构物修复系统关键技术研究”课题技术总结

18

作者 曹军 许威 +1 位作者 黄江中 杨帆 《科技资讯》 2016年第3期167-168,共2页

为了保障海洋油气安全开发,解决水下结构物维修作业的关键技术问题,该课题拟开展能够适应水下环境的摩擦叠焊修复关键技术研究。该年度完成了水下摩擦叠焊原理样机研制工作,并开发了相应的焊接工艺。此外,还对原理样机的水下作业场景进... 为了保障海洋油气安全开发,解决水下结构物维修作业的关键技术问题,该课题拟开展能够适应水下环境的摩擦叠焊修复关键技术研究。该年度完成了水下摩擦叠焊原理样机研制工作,并开发了相应的焊接工艺。此外,还对原理样机的水下作业场景进行了仿真模拟技术研究。 展开更多

关键词 摩擦叠焊 焊接工艺 仿真模拟

在线阅读 下载PDF 职称材料

摩擦叠焊单元成形过程中初始阶段的数值模拟

19

作者 马洪伟 马亚光 +5 位作者 权军 栾陈杰 徐雅晨 徐连勇 荆洪阳 韩永典 《焊接技术》 2016年第4期12-13,共2页

基于ABAQUS模拟软件建立三维有限元模型,通过施加热源的方法对摩擦叠焊单元成形的初始阶段进行热-力耦合的有限元数值模拟。结果表明,塞棒与塞孔的摩擦面温度分布呈M形,当温度急剧上升时,材料软化填充塞孔。

关键词 摩擦叠焊 摩擦热源模型 数值模拟

在线阅读 下载PDF 职称材料

塞棒材料和尺寸对摩擦叠焊接头成形缺陷的影响

20

作者 杨帆 赵翠华 +2 位作者 黄江中 李连波 周喜成 《焊接技术》 2021年第1期43-46,I0012,共5页

采用天津大学自主研制的水下摩擦塞焊设备,通过改变塞棒材料和塞孔塞棒形状尺寸,研究其对DH36钢水下摩擦叠焊接头成形缺陷的影响。结果表明,端部接触面积与塞孔塞棒间隙较小的A类塞孔塞棒形状尺寸,采用DH36,5A02 (LF2),Q235,Q345作为塞... 采用天津大学自主研制的水下摩擦塞焊设备,通过改变塞棒材料和塞孔塞棒形状尺寸,研究其对DH36钢水下摩擦叠焊接头成形缺陷的影响。结果表明,端部接触面积与塞孔塞棒间隙较小的A类塞孔塞棒形状尺寸,采用DH36,5A02 (LF2),Q235,Q345作为塞棒材料,均无法获得无缺陷的摩擦叠焊接头质量。塞棒的端部与塞孔的底部完全贴合的塞孔塞棒设计尺寸虽可在焊接初始阶段直接在容易出现缺陷的底部拐角处产热,但塞孔与塞棒之间间隙很小,焊接时间短,摩擦叠焊接头质量未得到提高。建议增大塞孔底部接触面积和塞孔塞棒之间的空间。 展开更多

关键词 塞孔塞棒尺寸 硬度 成形缺陷 水下摩擦叠焊 DH36钢

在线阅读 下载PDF 职称材料