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外 文 翻 译 毕业设计 题目： 双搅拌轴搅拌摩擦焊机设计 原文 ： 译文 ： 摩擦搅拌焊接技术及其发展过程 （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 47. in is to be in in a is a to As to No or is of be of is an in be 810. 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 1315. to on 16, of 17, of 18 in 19. SP is as a In a a SW 023. 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 2527. 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) 190195% 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, (译文 2) 摘要 搅拌摩擦焊（ 一个相对较新的固态 焊接过程。这种连接技术具有节能，高效，环保，用途广泛的特点。特别是，它可以用于高强度航天铝合金和其他金属的合金，这些合金是很难通过常规焊接熔焊。 认为是金属连接在十年的发展中最有标志性的成果。最近，在搅拌摩擦加工（ 经发展到金属材料的微观结构着一领域，这篇评论文章中，我们可以了解目前 状态和发展得到解决。特别强调：（ a）机器形成的焊缝和微观细化，（ b） 然大部分的信息是相关的铝合金，现在这些重要理论是也用于其他金属和合金。在这个 阶段，技术扩散已大大超过对微组织演变和微观结构性能关系的基本了解。 1. 简介 航天用 的 铝材高强度，抗疲劳，抗断裂的焊接，如高合金 2 7列，长期以来 通过 焊接 而 广泛使用于航天结构。因为这些 合金显微结构 凝固和孔隙度 有 融合 差 。此外，在机械 部件的损耗相对于 基体材料 是 非常显着的。 由于 这些因素，这些 合金不适合于 传统的焊接工艺。一些铝合金可以是电阻焊接，但表面的 处理 是昂贵的，主要问题 是 表面氧化物。搅拌摩擦焊（ 英国焊接研究所（ 1991年发明的一个固态接合技术，它最初是应用于铝合金 1,2。基本概念是非常简单的。专门设计的引脚和非消耗性肩被插入到待接合的金属 材 料 或板材的边缘，并沿直线穿过接头（图 1）。该工具提供两个主要功能：（ a）加热工件，（ b） 去除 材料 来 产生 一条接缝 。通过工具和工件 的摩擦来加热，使得工件发生 塑性变形 ， 局部加热 来软化尖端 周围的材料和 废料的转移 运动从尖端 的 前面运 到 后 面。作为此过程的结果产生的 接缝处于 “固态”。由于工具 有各种几何特征， 尖端 周围的物质运动是非常复杂的 3。 程期间，在升高的温度下，材料经历剧烈的塑性变形，导致产生 重 结晶 的 晶粒 4 这些 细 小的显微 组织 在 搅拌摩擦焊接产生良好的机械性能。 认为是在金属接合 技术 在十年的最显着的发展，是一个“绿色”技术，由于其能源效率，环 保 和多功能性。 与 传统的焊接方法相比， 耗相当少的能量。 由于不实用天然气和焊剂 ， 从而 使过程环保。加入不涉及填充金属，因此任何铝合金的任何使用可以被接合而无需关心组合物的相容性，这 对于 在熔焊时 是一个问题。当 需要时 ，不同的铝合金和复合材料的难易程度是一样的8相对于传统的摩擦焊接，这通常是在轴对称的部分可旋转，并彼此推压，以形成一个 焊缝 11，摩擦搅拌焊接可以应用到各种 类型的 焊缝 ， 像对接接头， 搭接接头， T 对接接头，角接接头如 12。 主要优点总结在表 1中。 最近 ， 由米什拉等 人 13,14把 搅拌摩擦加工（ 作为一个通用的工具用于 基 于 基本 则 的 微观结构。在这种情况下，旋转工具插入在一个单片工件进行 ，导致固定 的微观结构变形 并增强 特定属性。例如，高应变速率超塑性 具有商业价值的 7075金由 3术 。此外， 术已被用来 生产 表面复合材料铝基板 16，均质的粉末冶 炼 铝合金 17，金属基质复合体的微观结构的变形 18和 商业 铸 铝合金的 发展 19。 在 逐渐 成为一种非常有效的固态接合 /加工技术。在相对较短的时间内 ， 被不少成功 运用 20 23。在本文中， 我们将了解 现状。 2. 工艺参数 及到复杂的物质运动和塑性变形。焊接参数，刀具几何形状，和焊缝设计对材料流模式的重大的影响和温度分布，从而影响材料的显微结构演变。在本节中，一些主要的影响因素如刀具几何形状，焊接工艺参数，焊缝设计将会影响 具几何 刀具几何形状是最有影响力的工艺开发方面。刀具几何形状 在物料流 动和 依次控制 进给速度起着关键的作 用 ， 这些 以在 这种情况下进行 。 具包括如在图 2中示意出的台肩和一个销正如前面提到的，该工具有两个主要功能：（ a）局部加热，（ b）物质流 通 。 在 刀具 插入 初始阶段中，主要 由 引脚和工件之间的摩擦加热。某些额外的加热导致材料的变形。该工具的肩 部 接触工件 ，这时 最大的部分 的 加热 是由 肩与工件之间的摩擦 产生 。从加热方面，销和肩部的相对大小是 十分 重要的，其他的设计特点 并 不是关键。肩部还 限制已经加热的 材料的体积 。该工具 的第二个功能用于 “搅拌”和“移动”的材料。微观结构和性能，以 及进程加载的均匀性是由模具设计 控制的 。一般情况下 都用 一个凹肩和螺纹圆柱销。 随着经验的增加和 对于 物质流 动的进一步理解 ，刀具几何形状已经 有了显著的发展 。 增加了更多 复杂的功能 用于 改变材料的流动，混合和减少进程加载。例如， 两个由 发的工具 在图 3 中展示， 24指出，这两种工具引脚的形状为一个圆台， 用 同根直径的圆柱形状的材料的 工具。通常情况下， 0左右 的取代体积 ，而 0的 取代体积 。 设计被认为 （ a） 减少焊接力 （ b）使更 利于塑化材料的流动 ，（ c）促进向下 螺旋 效果（ d）增加引脚之间和 塑化材料 的 接触面 ，从而增加 热量 。它已被证明与高达 50 毫米的厚度的铝板成功地在通过使用这两个工具 进行 摩擦搅动焊接。一个 75 毫米厚的6082接分两次使用 具，每个约 渗透 38 人。24提出 对于 传统的圆柱销 ， 螺纹销的 优越性 主要决定因素是在旋转期间扫过容积比销本身，即“动态体积的 与 静态的体积 的比率 “，重要的是，提供足够的 流动空间 。通常 情况下，传统的圆柱销，类似根直径的引脚长度 传统 为 ，而 和 （ 当焊接 25 毫米厚的板 时 ）。 对于搭接焊，传统的圆筒状的螺纹销 会 导致顶片的过度变薄，导致弯曲性能 的明显减弱 25。此外， 对于 搭接焊缝，焊接界面的宽度和哪些缺口满足焊缝边缘 的 角度 的 应用也 是 很重要。 在这方面，疲劳是最主要要考虑的因素。 最近，两个新的 部件， 几何形状的扩口 的 销 4）和 M 与销的轴线稍微倾斜机床主轴的轴线（图 5）被开发用于 提高 搭接焊 的质量 25扩口 M 的设计特点被认为是：（ a）增加扫过容积和引脚的静态体积之间的比率，从而 改进 周围的流路和下方的引脚，（ b）扩大在焊接区由于扩口 引脚和在的 M 的引脚 斜交现象 ， （ c） 在焊接接口，提供了一个改进的混合氧化物碎片和 利于其 扩散，（ d）提供轨道锻造根的焊接， 通过 在这一地区的 斜交运动而 提高焊接质量，。相对于传统的螺纹针的扩口 ， M 的引脚 优点 如下：（ a）提高焊接速度 提高 100，（ b）减少轴向力 约 20%（ c） 扩大了焊接区（ M 的 拥有常规 上板的钢板厚度 的 190% 常规螺纹销 大概 110）（ d）减少变薄 由于一个 4 的因素。 另外，扩口 脚 明显 减少重叠板 /焊接界面的槽口角度，而 M 引脚在外部区域的重叠板 /焊接界面产生轻微的衰退，这是有 利于 头 的 性能改善 25,27。托马斯和杜比 27 合于搭接， T，和类似的焊接接合界面，在这些情形下焊缝的接触面是垂直于机械轴的 。此外， 许多由 计的 肩 部轮廓可以 适应不同的材料和条件（图 6）。这些肩 部轮廓 通过截留特别重入塑 性 材料的功能改善刀具肩部和工件之间 结合 。考虑到刀具的几何形状 对于 金属流动的 影响 ，基本物料流和得到的显微组织的焊缝之间的相关性 根据 每个工具 不同而不同 。一个 迫切需要的 是 为工具设计 发展系统的框架。可以使用有限元分析（ 计算工具，包括以可视化的物料流和计算轴向力。有几家公司已经表示内部 R D 会影响 搅拌摩擦焊会议，但没有公开发表 这样的 文献 关于这种影响 和成果。重要的是要认识到，很难在 缺少 工具信息 的情况下使得 微观结构发展和 对于参数发展 的影响 接参数 对于 个参数是很重要的：刀具旋转顺时针或逆时针的方向和刀具沿关节线的横动速度（毫米 /分钟）的速率（ v， 旋转工具围绕旋转销 并伴随其他 工具 来 搅拌混合的材料 将 移动搅拌的材料从前面 运到 后面，并完成焊接过程。刀具旋转率越高，产生温度更高，因为较高的摩擦加热并导致更激烈的搅拌混合的材料， 这会在 后面讨论。然而，应该指出的是，刀具与工件表面的摩擦将控制加热 。所以，随着刀具旋转 的加快而使得热量的 单调增加 并 不会 影响 随着刀具的旋转 加快 界面处的摩擦系数 的 改变。 在除了该工具的旋转速度和移 动速度，另一个重要的工艺参数是相对于工件表面的主轴或刀具倾斜的角度。一个合适的倾斜 角度 朝尾随方向主轴 能 确保 工具的肩部能够负担 材料 的 搅拌 以及 有效地从前面到后面的销螺纹销和移动材料。此外，销插入工件（也称为目标深度）的插入深度 对于 制造优良的焊接与平滑工具肩 部是很重要 。针的插入深度与销的高度相关联。当插入深度太浅，肩部的工具 将 不接触的原始工件表面。因此，可转动的肩部 不能 有效地从前面到后面搅拌材料，从而在内部通道或表面凹槽产生焊缝。当插入深度过深，工具 的肩部 陷入工件产生过量。在这种情况下， 会 产生显着的凹焊缝，导致焊 接板的局部减薄。应该指出的是，最近开发的“滚动”工具的肩 部允许
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