目录

  • 1 课程教学大纲
    • 1.1 教学大纲
  • 2 第一章  绪论
    • 2.1 第一章导学
    • 2.2 第一章PPT
    • 2.3 第一课时教学视频
    • 2.4 第二课时教学视频
  • 3 第二章  控制技术基础
    • 3.1 第二章导学
    • 3.2 第二章PPT
    • 3.3 第一课时教学视频
    • 3.4 第二课时教学视频
    • 3.5 第三课时教学视频
    • 3.6 第四课时教学视频
    • 3.7 第五课时教学视频
  • 4 第三章  传感技术
    • 4.1 第三章导学
    • 4.2 第三章PPT
    • 4.3 第一课时教学视频
    • 4.4 第二课时教学视频
    • 4.5 第三课时教学视频
    • 4.6 第四课时教学视频
    • 4.7 第五课时教学视频
    • 4.8 第六课时教学视频
    • 4.9 第七课时教学视频
  • 5 第四章  电机控制技术
    • 5.1 第四章导学
    • 5.2 第四章PPT
    • 5.3 第一课时教学视频
    • 5.4 第二课时教学视频
    • 5.5 第三课时教学视频
    • 5.6 第四课时教学视频
    • 5.7 第五课时教学视频
    • 5.8 第六课时教学视频
    • 5.9 第七课时教学视频
    • 5.10 第八课时教学视频
    • 5.11 第九课时教学视频
    • 5.12 第十课时教学视频
    • 5.13 第十一课时教学视频
    • 5.14 第十二课时教学视频
    • 5.15 第十三课时教学视频
    • 5.16 第十四课时教学视频
    • 5.17 第十五课时教学视频
    • 5.18 第十六课时教学视频
  • 6 第五章  PLC控制技术
    • 6.1 第五章导学
    • 6.2 第五章PPT
    • 6.3 第一课时教学视频
    • 6.4 第二课时教学视频
    • 6.5 第三课时教学视频
    • 6.6 第四课时教学视频
    • 6.7 第五课时教学视频
    • 6.8 第六课时教学视频
    • 6.9 第七课时教学视频
    • 6.10 第八课时教学视频
    • 6.11 第九课时教学视频
    • 6.12 第十课时教学视频
    • 6.13 第十一课时教学视频
    • 6.14 第十二课时教学视频
    • 6.15 第十三课时教学视频
  • 7 第六章  机器人焊接
    • 7.1 第六章导学
    • 7.2 第六章PPT
    • 7.3 第一课时教学视频
    • 7.4 第二课时教学视频
    • 7.5 第三课时教学视频
    • 7.6 第四课时教学视频
    • 7.7 第五课时教学视频
    • 7.8 第六课时教学视频
    • 7.9 第七课时教学视频
    • 7.10 第八课时教学视频
    • 7.11 第九课时教学视频
  • 8 工程案例
    • 8.1 口罩自动生产线
    • 8.2 机器人搅拌摩擦焊应用
    • 8.3 特斯拉上海超级工厂
    • 8.4 火箭储箱壳体自动焊
    • 8.5 高速列车焊接自动化技术
    • 8.6 双机头全位置全自动GMAW焊接设备
    • 8.7 高速列车侧墙结构搅拌摩擦焊接
    • 8.8 适用于自动化焊接的创新工艺
    • 8.9 H型钢焊接设备
    • 8.10 5G时代下的智能工厂
    • 8.11 高铁是怎么造出来的
    • 8.12 世界四大机器人家族
  • 9 补充阅读资料
    • 9.1 文献检索参考教程
    • 9.2 文献检索报告参考
    • 9.3 继电接触控制器控制系统
    • 9.4 步进电机控制
    • 9.5 触摸屏简介
    • 9.6 伺服电机
  • 10 课程问卷调差
    • 10.1 课程调查问卷1
  • 11 学生课程设计展示
    • 11.1 学生课程设计2017-1
      • 11.1.1 课程设计说明书2017-1
      • 11.1.2 课程设计PPT
      • 11.1.3 课程设计机械系统动画
      • 11.1.4 焊接自动化参考视频
    • 11.2 学生课程设计2017-2
      • 11.2.1 课程设计说明书2017-2
      • 11.2.2 课程设计检索报告
      • 11.2.3 课程设计机械系统动画
      • 11.2.4 原始材料参考视频
      • 11.2.5 PLC控制模拟试验视频
    • 11.3 课程设计说明书2013-1
      • 11.3.1 课程设计机械系统PPT
      • 11.3.2 课程设计机械动画
      • 11.3.3 原始资料参考视频
    • 11.4 学生课程设计2013-2
    • 11.5 学生课程设计2013-3
高速列车侧墙结构搅拌摩擦焊接

高速列车侧墙结构搅拌摩擦焊接

如何减少铝合金焊接接头强度损失、如何缩小焊接填充量、如何提高焊接效率、如何获得更优良的焊接接头抗时效性是提高铝合金车辆发展的重要研究课题,国外主要从研究整体热时效方法和焊接手段来解决该问题,本处主要是从研究新型焊接方法的角度来思考该问题,铝合金车辆新型自动焊接方法主要有搅拌摩擦焊和激光MIG复合焊。
1、搅拌摩擦焊
(1)基本原理
  搅拌摩擦焊是一种热-力锻造的固相连接方法。待焊工件被刚性固定在垫板上,搅拌头在焊缝处高速旋转,利用搅拌头的轴肩与工件的外摩擦和搅拌头与工件内摩擦热使接合面处产生金属热塑化并在其连续运动下形成连续固相焊缝。



搅拌摩擦焊示意
(2)搅拌摩擦焊优点

◆焊接效率高
对于铝合金车辆地板焊缝,当壁厚1.5mm时,可以实现4-6mm/min的焊接速度,当壁厚2-2.5mm时,可以实现3-5mm/min的焊接速度。综合速度比MIG焊接快一倍。焊接超薄壁结构,壁厚1mm时,据国外资料介绍,焊接速度可达到6000mm/min,这是MIG焊接无法想象的。对于厚板结构,搅拌摩擦焊接速度和MIG焊相差不大,但MIG焊焊接层数多,一次成功概率小,综合焊接速度搅拌摩擦焊是MIG焊的5倍以上,这在铝合金车辆车钩座产品的试验中已经得到充分验证。



              搅拌摩擦焊和MIG焊车钩座焊接示意

◆焊接变形小,综合效率高

下图是两种焊接方法在同一工况下的变形比较,搅拌摩擦焊变形要远远小于MIG焊接。

◆焊缝与母材基本持平,打磨工作量小

下图为搅拌摩擦焊焊缝外观示意,平整的焊缝外观成型可以保证焊缝基本不用打磨处理,节约了焊缝处理时间。


              搅拌摩擦焊外观状态示意图

◆焊缝静强度、耐疲劳性能、抗冲击性能获得提高,尤其薄壁结构性能改善更好

下图示意了焊接接头的冲击韧性比较,搅拌摩擦焊接头抗冲击性能最好,甚至比母材还耐冲击,根据试验研究,焊接接头的静强度性能、疲劳性能均比MIG焊获得大幅提高。

◆焊缝中不存在气孔、疏松,焊缝气密与水密性高

下图示意了搅拌摩擦焊和MIG焊的接头致密性比较,从图可以看出,搅拌摩擦焊接头致密性要好于MIG焊接头致密性。

 


              搅拌摩擦焊和MIG焊的接头致密性示意

◆焊接作业清洁,对环境、人员没有危害,能耗低

搅拌摩擦焊过程类似机加工过程,没有焊接烟尘的产生和金属颜色的变化,而MIG焊接过程将伴随大量危害健康的烟尘产生,弧光对人的辐射作用也不可能完全避免,而搅拌摩擦焊接能量转换率高,属于低能耗、环保型焊接方法,是国际推广应用的方向。


   焊接过程示意
 

(3)搅拌摩擦焊在国外铁路的应用情况

搅拌摩擦焊在日本日立、德国邦巴帝、法国ALSTOM等公司均有大量应用,法国ALSTOM还专门成立了一个焊接研究中心研究适合这种工艺方法的设计结构,研究各种规范条件下的力学性能,日立公司在该工艺的应用上走在世界同行的最前沿,用自反应搅拌摩擦焊改革了传统搅拌摩擦焊和MIG焊工艺完全不兼容的弊端,实现了MIG焊、激光MIG复合焊工装条件下的搅拌摩擦焊工艺应用,对该工艺在铁路行业的应用起到化时代的意义,将该工艺的推广应用变得简单化。


              日立搅拌摩擦焊焊接车顶、侧墙工作示意


              用搅拌摩擦焊接的侧墙、地板示意

(4)搅拌摩擦焊在车辆产品上的主要接头示意

搅拌摩擦焊接头设计主要采用三种方式,对于厚板对接,主要采用直角对接,两块板对接靠严后,直接进行焊接。


                 搅拌摩擦焊厚板焊接示意


              搅拌摩擦焊车辆型材焊接接头设计方案示意


                 自反应搅拌摩擦焊接头示意


                 开式型材搅拌摩擦焊接接头示意


                    搅拌摩擦点焊接头示意


                  铝合金车辆端墙电阻点焊示意