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机械加工在线检测技术的应用研究

作者： 高艳

　　摘 要：介绍了机械检测技术的发展及其在制造工业发展中所起的重要作用。阐述了目前常用的检测技术及其不足之处，指出在线检测技术在检测精度、可操作性等方面的巨大优势及其在我国的发展方向。 

　　关键词：检测技术 制造工业 在线检测 发展方向 

　　中图分类号：TH18 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2014）05-0393-01 

　　一、引言 

[摘 要]搅拌摩擦焊接过程的闭环控制有助于实现焊接自动化，提高焊接质量的稳定性和可靠性。基于搅拌摩擦焊接压力控制系统，研究焊接过程中各伺服驱动参数的变化规律，以期找出最优的闭环控制方法。结果表明，主轴转矩和Z轴转矩在稳定焊接阶段波动程度较大，很难作为反馈信号实现闭环控制，而主轴功率在不同工艺参数下均可较好地进行焊接过程闭环控制，且可作为衡量焊缝热输入的指标。提出了基于主轴功率反馈的焊接过程闭环控制方法，为焊接过程控制提供新的思路。
[发表期刊]《电焊机》杂志[ISSN:1001-2303/CN:51-1278/TM]
[发表期数]2019年09期
[页 码]99-103
[栏 目]焊接工艺
[文章编号]1001-2303(2019)09-0099-04
[DOI]10.7512/j.issn.1001-2303.2019.09.0
[作 者]董吉义 汤化伟 尹玉环 宋学成 王捷 钱晨
[作者单位]上海航天设备制造总厂有限公司，上海200245
[关键词]
搅拌摩擦焊；闭环控制；焊接压力；伺服驱动参数

摘要：采用不同焊接速度对6005A-T5铝合金进行搅拌摩擦焊,对其焊接接头的组织和力学性能进行研究。建立了不同焊接接头区域析出相的演变和力学性能之间的关系。在焊接的过程中,焊核区由于受到了足够的热输入,β″相完全回溶到铝基体。在后续的自然时效过程中逐渐形成GP区,这也是焊核区硬度上升的主要原因。热影响区发生不完全再结晶,晶粒呈现拉长状,同时有大量的位错形成。热影响区主要包含Q’相和β″相。当焊接速度下降时,焊接接头的强度随着β″相的回溶和Q’相的形成逐渐降低。焊接接头纵向残余应力的平均值要大于横向残余应力。当焊接速度增加,纵向残余应力的峰值随之增加,但对横向残余应力的影响可以忽略。
基金：National Key R&D Program of China（2016YFB0300905,2016YFB0300902）；
关键词：铝合金; 搅拌摩擦焊; 组织; 力学性能; 残余应力;
分类号：TG457.14

    7XXX系铝合金是以锌为主要合金元素的铝合金，主要由Al-Zn-Mg和Al-Zn-Mg-Cu系合金组成，有些合金还有少量的Mn、Cr、Zr、V、Ag、Ti等，属于热处理可强化铝合金。常用7xxx系近80个，主要是Al-Zn-Mg-Cu系合金，占总数的74.3%。因其具有高的比强度和硬度、较好的耐腐蚀性能和较高的初性等优点,已成为最重要的结构材料之该系合金中，常用的牌号有7A03、7A04、7A09及7005、7075、7475、7050、7055等合金。可加工成板、棒、线、管材及锻件等半成品,主要用于结构材料。

摘要：7N01铝合金由于具有强度高、焊接性好等优点而成为满足轻量化要求的结构材料。搅拌摩擦焊接是7N01铝合金常用的绿色高效焊接技术,但是7N01铝合金具有一定的应力腐蚀敏感性,且焊后接头力学性能有较大的下降。适当的焊后热处理工艺可提升7N01铝合金搅拌摩擦焊接接头力学性能和耐蚀性,因此研究7N01-T4铝合金焊后热处理工艺的优化具有重要的理论意义和工程应用价值。本文对15mm厚7N01-T4铝合金进行了搅拌摩擦焊接,并对焊接接头进行了热处理,首先通过比较不同焊后热处理工艺参数下接头的金相组织、显微硬度、电化学性能,获取了合适的固溶工艺和时效工艺。其次,研究了焊后热处理工艺对接头组织和力学性能的影响。电子背散射衍射分析(EBSD)测试的结果表明,适当的焊后热处理工艺可以改变焊接接头晶粒取向,使得接头内部织构取向和织构体积占比发生改变。对于焊核区,热处理后的晶粒变大,由于热处理过程中接头受热位错能量释放,位错密度降低,等轴晶粒发生进一步长大。回归时效焊核区的晶粒度>双级时效>单级时效,回归时效的位错密度<双级时效<单级时效,造成此现象的原因与热处理工艺有关,热处理温度越高、保温时间越长,位错密度越低,晶粒尺寸越大。通过分析不同焊后热处理工艺接头不同微区的显微硬度,发现不同焊后热处理工艺的焊接接头沿板厚方向中部都有硬度较低的现象。单级时效的抗拉强度达到312mpa,延伸率从15%降到10.6%。双级时效接头由于η’相的析出导致抗拉强度的提高,达到332mpa,相对于未处理试样提升4.7%。回归再时效接头同样由于η’相和η相的大量析出导致抗拉强度提高,达到341mpa,相对于未处理试样提升7.6%。自然时效接头的抗拉强度为363mpa,相对于焊后未处理试样提升14.5%,自然时效过程抗拉强度的提升主要是由于gp区的大量析出造成的。最后对比了不同焊后热处理工艺对焊接接头的各种耐蚀性影响的差异。化学浸泡试验的结果表明接头耐点蚀性能的优劣排序为:回归时效>双级时效>单级时效>未处理。电化学试验的结果表明接头耐蚀性优劣排序为:回归时效>双级时效>单级时效>未处理,各种工艺耐蚀性的差异主要是由于析出相的大小、分布和形貌导致的。同时可以看出所有工艺都是接头热影响区耐蚀性比焊核区差。对未处理、双级时效、回归时效接头进行晶间腐蚀试验,试验结果表明接头存在并不显著的晶界腐蚀现象。接头的抗应力腐蚀性能排序为:回归时效>双级时效>单级时效>未处理。对于双级时效、单级时效、未处理接头在盐水中慢拉伸断口都有明显的沿晶断裂现象,其应力腐蚀开裂机理符合阳极溶解理论;而回归再时效接头断口不存在沿晶断裂现象,为准解理断裂。

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