搅拌摩擦焊接夹具的设计与开发
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- 搅拌摩擦焊接夹具的设计与开发摘要：
摩擦搅拌焊接（FSW）是一种用于连接两个板的固态过程，其中工具和工件之间存在相对运动，产生所需的热量，使得两个边缘的材料通过原子扩散。 在改造后的立式铣床上完成不锈钢，铝和各种其他合金的摩擦搅拌焊接。 为了在铣床中进行这种摩擦搅拌焊接操作，需要一种铣削夹具，在该铣削夹具上将要被对接焊接的板固定。在本文中，我们开发了一种用于立式铣床的铣削夹具及其夹紧装置，其中发生摩擦搅拌焊接操作。 夹具的设计符合所需的规格。 螺旋夹具设计成在摩擦搅拌焊接操作过程中刚性夹持工件。 考虑到工具和工件的横向和横向移动。 随后，夹具的测试通过使用ANSYS软件进行。 夹具的设计和分析有三种不同的材料。 分析的材料是铸铁（C45），模具钢（D4）和工具钢和硬质合金（H20）。 经过分析，更好的材料可以用于摩擦搅拌焊接操作。
关键词：摩擦搅拌焊接;ANSYS;夹具;
1.简介
1.1摩擦搅拌焊接夹具
摩擦搅拌焊接（FSW）是一种固态焊接工艺，其中材料不熔化而焊接。 1991年在英国The Welding Institute（TWI）发明并获得专利并发展[1]。 在此过程中，使非消耗性旋转工具在工件上旋转，并完成焊接过程。 摩擦搅拌焊接机非常昂贵，所以使用了替代品。 立式铣床作为摩擦搅拌焊机的推广已经被采用，现在已经有一天了。 工具的精度和工具的位置在这些标准的关键问题中。 当工件被压入工件时，工件上会产生压力间隙。 为了在焊接操作过程中避免这种间隙，使用夹钳。 通过使用更好的夹具，焊缝可以更精确和准确。
Pushp Kumar Baghel和Arshad Noor Siddiquee [2]开发并制造了用于摩擦搅拌焊接的夹具。 夹具的设计方式只适用于特定的结构。 它可以用于多种生产相同类型的焊接。 没有对工件的长度和厚度进行调整。 Biswajit Parida，Shiv Dayal Vishwakarma和Sukhomay Pal [3]开发了一种用于摩擦搅拌焊接操作的立式铣床夹紧系统的仪表装置，并测量了过程力。 所有菌株均使用惠斯登电桥进行分析。 他们开发并制造了用于摩擦搅拌焊接的铣削夹具.Al Qahsi [4]研究了摩擦搅拌焊接制备的铝合金接头的焊接平衡性和力学性能。他们已经研究了摩擦搅拌焊接板的外观和力学性能，如热量输入速率，转速，搅拌区的晶粒尺寸等，Mokhtar Awang，Sajjad Raza Khan和Bilal Ghazanfar [5]设计和制造了可调节角度的夹具，以便于在带有固定主轴头的数控铣床中倾斜刀具。特别是铣床的头部是固定的，所以基座可以以特定角度倾斜以进行摩擦搅拌焊接。 Suleiman Alali和Niranjan Kumar Injeti [6]为铣床设计和制造了夹具设计，以执行摩擦搅拌焊接功能并消除出口。他们分析了在夹具中需要更好的出口孔，并设计了允许工件更容易退出的夹具。陈斌熙，陈科和魏浩[7]开发了用于小尺寸Al3003和纯铜管道的摩擦搅拌焊接。他们研究了由于积聚热量而产生的独特温度历史作为小尺寸管道的摩擦搅拌焊接的重要特征，从而导致表面条件和其他参数的明显变化。操作保持装置以保持不同的小元件。 D.Trimble，G.E.O'Donnell和J.Monaghan [8]研究了摩擦搅拌焊接过程中工具形状和转速的增加速度的表征。他们将工具力监测和焊后配置组合起来，以确定生产高质量焊缝的有效焊接参数。它也在尽可能高的焊接速度下进行分析。 X. Cao，M. Jahazi [9]分析了焊接速度对镁合金对接焊质量的影响。在摩擦搅拌焊接AZ31B-H24镁合金上分析2mm对接接头上的5至30mm / s的焊接速度，并且确定工艺参数。 T. Saeid，A. Abdollah-Zadeh和F. MalekGhaini [10]分析了摩擦搅拌焊接对双相不锈钢焊缝的显微组织和力学性能的影响。他们使用一种由WC基材料制成的单一工具，以600rpm的恒定转速焊接2mm厚的板。他们分析说，提高焊接速度会降低晶粒尺寸，从而提高焊接材料的平均硬度值和拉伸强度。 P. Cavaliere，G. Campanile，A. Squillace [11]研究了摩擦搅拌焊接产生的AA6056焊接参数的影响。由于工艺参数，它们对夹具的影响也被确定。 R. Padmanaban，V. Ratna Kishore和V. Balusamy [12]研究了异种铝合金摩擦搅拌焊接过程中焊缝和材料流动的温度分布数值模拟。他们还研究了温度对工件夹持装置的影响。他们发现，摩擦搅拌焊接不仅可以焊接类似的元件，而且还可以焊接各种材料组合的不同合金。讨论了使用新固定装置开发新工厂的植物布局和工艺规划程序的工作计划[18,19]。有时金属基复合材料可用于制造固定部件[20,21,22]
2.夹具的设计与分析
2.1使用软件设计
夹具基本上考虑了后来的设计，并且在两个方向上进行了摩擦 - 搅拌焊接的新创新。 该夹具是建立在单一的硬质材料上，并以内在形状切割以获得用于插入工件的槽。 夹具上的孔也被切割。 夹具ix的基座以这种方式进行了改进，以适应工作台上的夹具。 圆角是为了减少在角落引起的变形力。 在顶面的两侧添加一个额外的元素以避免更多的偏转并稳定弯曲。...
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