外文翻譯--摩擦攪拌焊接技術(shù)及其發(fā)展過程

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外 文 翻 譯 畢業(yè)設(shè)計 題目： 雙攪拌軸攪拌摩擦焊機(jī)設(shè)計 原文 ： 譯文 ： 摩擦攪拌焊接技術(shù)及其發(fā)展過程 （原文 2） is a is In it be to to by is to be in in a of In of of SW SP (a) of b) SP on of is to At of # 2005 1. he of in as of as of in in as to is of by be is a K 991 as a it to 1,2]. SW is A a is of or to be of 1). (a) of b) of to is by of of to of 1. of to of As a of a is of of be ]. SW at in of 4–7]. in is to be in in a is a‘‘ to As to No or is of be of is an in be 8–10]. In to is on be to a 11], be to of T 12]. SW . et [13,14] as a on In a is in a in 075Al 13–15]. to on 16], of 17], of 18] in 19]. SP is as a In a a SW 0–23]. In of of SW SP 2. SP on of In a SP as is of a in in at SW be SW of a a as 2. As (a) b) In of of is in of of is of of is of as as by a in of to X WI 2. of SW 3. X M 2001, (et [24]). 3. et [24] as a a of by 0%, X by 0%. of a) (b) of (c) d) It a of up 0 mm be in A 75 mm 082SW in 8 et [24] of is of to of a of ‘to is in an X 5 mm in of to 25]. of at of is is of 4) M to of 5) of 25–27]. of M (a) of of (b) to in in M (c) an at d) an at of to in to 4. (a) (b) c) et [25]). M (a) 00% in (b) 0% in (c) 190–195% of 110% d) a in by a 4 [27]. of at M a at of to of SW 25,27]. 27] M T, is to WI to 6). by of on of A is to 5. M (a) (b) c) by et [25]). ( be to &D in no is on It is to of of is in of v, in or n, mm/of of in of of to of of in of as be it be of is to a in is as of at In to is of or to A of of by to of of is of is is of to of in of or is of In a is to of It be SW 8 or be SW as or as by be to it is to In or On as be to of of in , a 5409, b 10016, (譯文 2) 摘要 攪拌摩擦焊（ 一個相對較新的固態(tài) 焊接過程。這種連接技術(shù)具有節(jié)能，高效，環(huán)保，用途廣泛的特點(diǎn)。特別是，它可以用于高強(qiáng)度航天鋁合金和其他金屬的合金，這些合金是很難通過常規(guī)焊接熔焊。 認(rèn)為是金屬連接在十年的發(fā)展中最有標(biāo)志性的成果。最近，在攪拌摩擦加工（ 經(jīng)發(fā)展到金屬材料的微觀結(jié)構(gòu)著一領(lǐng)域，這篇評論文章中，我們可以了解目前 狀態(tài)和發(fā)展得到解決。特別強(qiáng)調(diào)：（ a）機(jī)器形成的焊縫和微觀細(xì)化，（ b） 然大部分的信息是相關(guān)的鋁合金，現(xiàn)在這些重要理論是也用于其他金屬和合金。在這個 階段，技術(shù)擴(kuò)散已大大超過對微組織演變和微觀結(jié)構(gòu)性能關(guān)系的基本了解。 1. 簡介 航天用 的 鋁材高強(qiáng)度，抗疲勞，抗斷裂的焊接，如高合金 2 7列，長期以來 通過 焊接 而 廣泛使用于航天結(jié)構(gòu)。因為這些 合金顯微結(jié)構(gòu) 凝固和孔隙度 有 融合 差 。此外，在機(jī)械 部件的損耗相對于 基體材料 是 非常顯著的。 由于 這些因素，這些 合金不適合于 傳統(tǒng)的焊接工藝。一些鋁合金可以是電阻焊接，但表面的 處理 是昂貴的，主要問題 是 表面氧化物。攪拌摩擦焊（ 英國焊接研究所（ 1991年發(fā)明的一個固態(tài)接合技術(shù)，它最初是應(yīng)用于鋁合金 [1,2]?；靖拍钍欠浅：唵蔚?。專門設(shè)計的引腳和非消耗性肩被插入到待接合的金屬 材 料 或板材的邊緣，并沿直線穿過接頭（圖 1）。該工具提供兩個主要功能：（ a）加熱工件，（ b） 去除 材料 來 產(chǎn)生 一條接縫 。通過工具和工件 的摩擦來加熱，使得工件發(fā)生 塑性變形 ， 局部加熱 來軟化尖端 周圍的材料和 廢料的轉(zhuǎn)移 運(yùn)動從尖端 的 前面運(yùn) 到 后 面。作為此過程的結(jié)果產(chǎn)生的 接縫處于 “固態(tài)”。由于工具 有各種幾何特征， 尖端 周圍的物質(zhì)運(yùn)動是非常復(fù)雜的 [3]。 程期間，在升高的溫度下，材料經(jīng)歷劇烈的塑性變形，導(dǎo)致產(chǎn)生 重 結(jié)晶 的 晶粒 [4 這些 細(xì) 小的顯微 組織 在 攪拌摩擦焊接產(chǎn)生良好的機(jī)械性能。 認(rèn)為是在金屬接合 技術(shù) 在十年的最顯著的發(fā)展，是一個“綠色”技術(shù)，由于其能源效率，環(huán) 保 和多功能性。 與 傳統(tǒng)的焊接方法相比， 耗相當(dāng)少的能量。 由于不實用天然氣和焊劑 ， 從而 使過程環(huán)保。加入不涉及填充金屬，因此任何鋁合金的任何使用可以被接合而無需關(guān)心組合物的相容性，這 對于 在熔焊時 是一個問題。當(dāng) 需要時 ，不同的鋁合金和復(fù)合材料的難易程度是一樣的[8相對于傳統(tǒng)的摩擦焊接，這通常是在軸對稱的部分可旋轉(zhuǎn)，并彼此推壓，以形成一個 焊縫 [11]，摩擦攪拌焊接可以應(yīng)用到各種 類型的 焊縫 ， 像對接接頭， 搭接接頭， T 對接接頭，角接接頭如 [12]。 主要優(yōu)點(diǎn)總結(jié)在表 1中。 最近 ， 由米什拉等 人 [13,14]把 攪拌摩擦加工（ 作為一個通用的工具用于 基 于 基本 則 的 微觀結(jié)構(gòu)。在這種情況下，旋轉(zhuǎn)工具插入在一個單片工件進(jìn)行 ，導(dǎo)致固定 的微觀結(jié)構(gòu)變形 并增強(qiáng) 特定屬性。例如，高應(yīng)變速率超塑性 具有商業(yè)價值的 7075金由 3術(shù) 。此外， 術(shù)已被用來 生產(chǎn) 表面復(fù)合材料鋁基板 [16]，均質(zhì)的粉末冶 煉 鋁合金 [17]，金屬基質(zhì)復(fù)合體的微觀結(jié)構(gòu)的變形 [18]和 商業(yè) 鑄 鋁合金的 發(fā)展 [19]。 在 逐漸 成為一種非常有效的固態(tài)接合 /加工技術(shù)。在相對較短的時間內(nèi) ， 被不少成功 運(yùn)用 [20? 23]。在本文中， 我們將了解 現(xiàn)狀。 2. 工藝參數(shù) 及到復(fù)雜的物質(zhì)運(yùn)動和塑性變形。焊接參數(shù)，刀具幾何形狀，和焊縫設(shè)計對材料流模式的重大的影響和溫度分布，從而影響材料的顯微結(jié)構(gòu)演變。在本節(jié)中，一些主要的影響因素如刀具幾何形狀，焊接工藝參數(shù)，焊縫設(shè)計將會影響 具幾何 刀具幾何形狀是最有影響力的工藝開發(fā)方面。刀具幾何形狀 在物料流 動和 依次控制 進(jìn)給速度起著關(guān)鍵的作 用 ， 這些 以在 這種情況下進(jìn)行 。 具包括如在圖 2中示意出的臺肩和一個銷正如前面提到的，該工具有兩個主要功能：（ a）局部加熱，（ b）物質(zhì)流 通 。 在 刀具 插入 初始階段中，主要 由 引腳和工件之間的摩擦加熱。某些額外的加熱導(dǎo)致材料的變形。該工具的肩 部 接觸工件 ，這時 最大的部分 的 加熱 是由 肩與工件之間的摩擦 產(chǎn)生 。從加熱方面，銷和肩部的相對大小是 十分 重要的，其他的設(shè)計特點(diǎn) 并 不是關(guān)鍵。肩部還 限制已經(jīng)加熱的 材料的體積 。該工具 的第二個功能用于 “攪拌”和“移動”的材料。微觀結(jié)構(gòu)和性能，以 及進(jìn)程加載的均勻性是由模具設(shè)計 控制的 。一般情況下 都用 一個凹肩和螺紋圓柱銷。 隨著經(jīng)驗的增加和 對于 物質(zhì)流 動的進(jìn)一步理解 ，刀具幾何形狀已經(jīng) 有了顯著的發(fā)展 。 增加了更多 復(fù)雜的功能 用于 改變材料的流動，混合和減少進(jìn)程加載。例如， 兩個由 發(fā)的工具 在圖 3 中展示， 24]指出，這兩種工具引腳的形狀為一個圓臺， 用 同根直徑的圓柱形狀的材料的 工具。通常情況下， 0％左右 的取代體積 ，，而 0％的 取代體積 。 設(shè)計被認(rèn)為 （ a） 減少焊接力 （ b）使更 利于塑化材料的流動 ，（ c）促進(jìn)向下 螺旋 效果（ d）增加引腳之間和 塑化材料 的 接觸面 ，從而增加 熱量 。它已被證明與高達(dá) 50 毫米的厚度的鋁板成功地在通過使用這兩個工具 進(jìn)行 摩擦攪動焊接。一個 75 毫米厚的6082接分兩次使用 具，每個約 滲透 38 人。[24]提出 對于 傳統(tǒng)的圓柱銷 ， 螺紋銷的 優(yōu)越性 主要決定因素是在旋轉(zhuǎn)期間掃過容積比銷本身，即“動態(tài)體積的 與 靜態(tài)的體積 的比率 “，重要的是，提供足夠的 流動空間 。通常 情況下，傳統(tǒng)的圓柱銷，類似根直徑的引腳長度 傳統(tǒng) 為 ，而 和 （ 當(dāng)焊接 25 毫米厚的板 時 ）。 對于搭接焊，傳統(tǒng)的圓筒狀的螺紋銷 會 導(dǎo)致頂片的過度變薄，導(dǎo)致彎曲性能 的明顯減弱 [25]。此外， 對于 搭接焊縫，焊接界面的寬度和哪些缺口滿足焊縫邊緣 的 角度 的 應(yīng)用也 是 很重要。 在這方面，疲勞是最主要要考慮的因素。 最近，兩個新的 部件， 幾何形狀的擴(kuò)口 的 銷 4）和 M 與銷的軸線稍微傾斜機(jī)床主軸的軸線（圖 5）被開發(fā)用于 提高 搭接焊 的質(zhì)量 [25擴(kuò)口 M 的設(shè)計特點(diǎn)被認(rèn)為是：（ a）增加掃過容積和引腳的靜態(tài)體積之間的比率，從而 改進(jìn) 周圍的流路和下方的引腳，（ b）擴(kuò)大在焊接區(qū)由于擴(kuò)口 引腳和在的 M 的引腳 斜交現(xiàn)象 ， （ c） 在焊接接口，提供了一個改進(jìn)的混合氧化物碎片和 利于其 擴(kuò)散，（ d）提供軌道鍛造根的焊接， 通過 在這一地區(qū)的 斜交運(yùn)動而 提高焊接質(zhì)量，。相對于傳統(tǒng)的螺紋針的擴(kuò)口 ， M 的引腳 優(yōu)點(diǎn) 如下：（ a）提高焊接速度 提高 100％，（ b）減少軸向力 約 20%（ c） 擴(kuò)大了焊接區(qū)（ M 的 擁有常規(guī) 上板的鋼板厚度 的 190% 常規(guī)螺紋銷 大概 110％）（ d）減少變薄 由于一個 > 4 的因素。 另外，擴(kuò)口 腳 明顯 減少重疊板 /焊接界面的槽口角度，而 M 引腳在外部區(qū)域的重疊板 /焊接界面產(chǎn)生輕微的衰退，這是有 利于 頭 的 性能改善 [25,27]。托馬斯和杜比 [27] 合于搭接， T，和類似的焊接接合界面，在這些情形下焊縫的接觸面是垂直于機(jī)械軸的 。此外， 許多由 計的 肩 部輪廓可以 適應(yīng)不同的材料和條件（圖 6）。這些肩 部輪廓 通過截留特別重入塑 性 材料的功能改善刀具肩部和工件之間 結(jié)合 。考慮到刀具的幾何形狀 對于 金屬流動的 影響 ，基本物料流和得到的顯微組織的焊縫之間的相關(guān)性 根據(jù) 每個工具 不同而不同 。一個 迫切需要的 是 為工具設(shè)計 發(fā)展系統(tǒng)的框架。可以使用有限元分析（ 計算工具，包括以可視化的物料流和計算軸向力。有幾家公司已經(jīng)表示內(nèi)部 R＆ D 會影響 攪拌摩擦焊會議，但沒有公開發(fā)表 這樣的 文獻(xiàn) 關(guān)于這種影響 和成果。重要的是要認(rèn)識到，很難在 缺少 工具信息 的情況下使得 微觀結(jié)構(gòu)發(fā)展和 對于參數(shù)發(fā)展 的影響 接參數(shù) 對于 個參數(shù)是很重要的：刀具旋轉(zhuǎn)順時針或逆時針的方向和刀具沿關(guān)節(jié)線的橫動速度（毫米 /分鐘）的速率（ v， 旋轉(zhuǎn)工具圍繞旋轉(zhuǎn)銷 并伴隨其他 工具 來 攪拌混合的材料 將 移動攪拌的材料從前面 運(yùn)到 后面，并完成焊接過程。刀具旋轉(zhuǎn)率越高，產(chǎn)生溫度更高，因為較高的摩擦加熱并導(dǎo)致更激烈的攪拌混合的材料， 這會在 后面討論。然而，應(yīng)該指出的是，刀具與工件表面的摩擦將控制加熱 。所以，隨著刀具旋轉(zhuǎn) 的加快而使得熱量的 單調(diào)增加 并 不會 影響 隨著刀具的旋轉(zhuǎn) 加快 界面處的摩擦系數(shù) 的 改變。 在除了該工具的旋轉(zhuǎn)速度和移 動速度，另一個重要的工藝參數(shù)是相對于工件表面的主軸或刀具傾斜的角度。一個合適的傾斜 角度 朝尾隨方向主軸 能 確保 工具的肩部能夠負(fù)擔(dān) 材料 的 攪拌 以及 有效地從前面到后面的銷螺紋銷和移動材料。此外，銷插入工件（也稱為目標(biāo)深度）的插入深度 對于 制造優(yōu)良的焊接與平滑工具肩 部是很重要 。針的插入深度與銷的高度相關(guān)聯(lián)。當(dāng)插入深度太淺，肩部的工具 將 不接觸的原始工件表面。因此，可轉(zhuǎn)動的肩部 不能 有效地從前面到后面攪拌材料，從而在內(nèi)部通道或表面凹槽產(chǎn)生焊縫。當(dāng)插入深度過深，工具 的肩部 陷入工件產(chǎn)生過量。在這種情況下， 會 產(chǎn)生顯著的凹焊縫，導(dǎo)致焊 接板的局部減薄。應(yīng)該指出的是，最近開發(fā)的“滾動”工具的肩 部允許