浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告班級機(jī)械設(shè)計制造及其自動化09(4)班姓名陳偉杰課題名稱雙攪拌軸攪拌摩擦焊機(jī)設(shè)計開題報告（包括選題意義、研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題、總體研究思路與可行性分析及預(yù)期研究成果、研究工作計劃等內(nèi)容，非藝術(shù)類不少于3000字）目錄1選題的背景與意義2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢2.1攪拌摩擦焊的發(fā)展歷史及研究成果2.2國內(nèi)攪拌軸摩擦焊的發(fā)展及應(yīng)用2.3攪拌摩擦焊中雙攪拌軸攪拌摩擦焊目前的應(yīng)用情況和前景3研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題3.1基本內(nèi)容3.2待解決的主要問題4研究方案、可行性分析及預(yù)期研究成果5研究工作計劃（進(jìn)度安排）參考文獻(xiàn)（開題報告全文附后）成績：答辯意見（從選題、任務(wù)工作量、質(zhì)量預(yù)期、可行性等幾個方面）答辯組長簽名：年月日系主任審核意見簽名：年月日雙攪拌軸攪拌摩擦焊機(jī)設(shè)計陳偉杰(機(jī)械設(shè)計制造及其自動化09(4)班B09300405)1選題的背景與意義1991年攪拌摩擦焊(FrictionstirWeldingFSW)由英國焊接研究所(TheWeldinglnstirate-TWl)發(fā)明，這項杰出的焊接技術(shù)一步一步地為世界制造技術(shù)的進(jìn)步做出了巨大的貢獻(xiàn)。自1991年攪拌摩擦焊(FrictionstirWeldingFSW)被發(fā)明到現(xiàn)在，該項技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)外的眾多領(lǐng)域出現(xiàn)它的身影。如今，攪拌摩擦焊焊已經(jīng)在諸多制造領(lǐng)域（船舶、軌道列車、航天、航空、汽車、兵器、電子電力等）達(dá)到規(guī)?；?、工業(yè)化的應(yīng)用水平1。雙攪拌軸摩擦焊縫技術(shù)作為攪拌摩擦焊的新型攪拌技術(shù)，它具有以下優(yōu)勢：（1）兩個攪拌頭同時焊接可以產(chǎn)生更多的熱量，該方法可以運(yùn)用于鋼及其他高溫合金攪拌摩擦焊中（2）可以確保在較小的扭矩下實現(xiàn)材料的可靠連接。這些優(yōu)點可以使得雙攪拌軸摩擦焊縫技術(shù)將攪拌摩擦焊的發(fā)展空間得到進(jìn)一步的拓展，將推動制造業(yè)更快更好地發(fā)展，同時也必將擁有更廣闊的市場，在不久的將來必將迎來快速的發(fā)展和應(yīng)用的高峰。2國內(nèi)外攪拌摩擦焊的發(fā)展?fàn)顩r及研究成果2.1攪拌摩擦焊的發(fā)展歷史及研究成果攪拌摩擦焊在其發(fā)明初期主要解決厚度1.2毫米的鋁合金板材焊接問題；1996年，用FSW技術(shù)解決了612毫米的鋁、鎂、銅合金的連接1997年實現(xiàn)了12-25毫米厚鋁合金板的攪拌摩擦焊并且在宇航結(jié)構(gòu)件上得到應(yīng)用。1999年攪拌摩擦焊可以焊接50毫米厚的銅合金及75毫米厚度的鋁合金零件和產(chǎn)品。2004年，英國焊接研究所已經(jīng)能夠單道單面實現(xiàn)100毫米厚鋁合金板材的攪拌摩擦焊。迄今，在材料的厚度上，單道焊可以實現(xiàn)厚度為0.8100mm鋁合金材料的焊接：雙道焊可以焊接180mm厚的對接板材。最近，又開發(fā)了可以連接0.4mm鋁板的微型攪拌摩擦焊技術(shù)2。攪拌摩擦作為一種優(yōu)選焊接技術(shù)，已經(jīng)在從技術(shù)研究向高層次的工程化和工業(yè)化應(yīng)用階段發(fā)展。就拿國外的例子來說：在美國的宇航制造工業(yè)、北歐的船舶制造工業(yè)、日本的高速列車制造等制造領(lǐng)域。總之?dāng)嚢枘Σ梁敢呀?jīng)廣泛地涉及到了在船舶制造工業(yè)、航空航天工業(yè)、軌道交通及陸路交通工業(yè)、汽車工業(yè)以及兵器、建筑、電力、能源、家電等工業(yè)。攪拌摩擦在今年來取得的成就主要可以從以下幾方面來體現(xiàn)：（1）攪拌摩擦焊在船舶制造工業(yè)上的應(yīng)用目前攪拌摩擦焊在船用鋁合金的焊接方面研究應(yīng)用較多，幾乎可以焊接所有系列的鋁合金材料，另外，攪拌摩擦焊也可以實現(xiàn)鋁合金與銅合金、鋁合金與鎂合金等不同材料的焊接。攪拌摩擦焊與普通摩擦焊相比，因不受軸類零件的限制，可焊接直焊縫、角焊縫。傳統(tǒng)焊接工藝焊接鋁合金時要求對表面進(jìn)行去除氧化膜處理，并要求在48h內(nèi)進(jìn)行焊接，而攪拌摩擦焊工藝只要在焊前去除油污即可，并對裝配要求不高。因此，攪拌摩擦焊是船用鋁合金結(jié)構(gòu)首選的連接技術(shù)。（2）攪拌摩擦焊在航天航空工業(yè)上的應(yīng)用以英國焊接研究所、波音、空客以及美國月蝕公司為代表的攪拌摩擦焊技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用的先鋒已經(jīng)取得了豐碩的成果。近期的研究結(jié)果表明攪拌摩擦焊可以在飛機(jī)機(jī)翼結(jié)構(gòu)、翼盒結(jié)構(gòu)、機(jī)身結(jié)構(gòu)、艙門結(jié)構(gòu)、裙翼結(jié)構(gòu)、機(jī)艙氣密隔板以及貨物裝卸結(jié)構(gòu)等方面得到應(yīng)用3。（3）攪拌摩擦焊在高速列車鋁合金焊接的應(yīng)用在攪拌摩擦焊出現(xiàn)后，攪拌摩擦焊由于是一種無需外加焊接材料的焊接方法，因此沒有熔化焊接時選擇焊接材料的困難，也節(jié)省了焊材費(fèi)用。更重要的是沒有熔化焊接凝固時的一次結(jié)晶過程，克服了焊接高強(qiáng)鋁合金時的結(jié)晶裂紋、氣孔和夾雜傾向，不會產(chǎn)生焊縫塌陷問題，也不會形成焊縫鑄造組織和低強(qiáng)區(qū)。因此攪拌摩擦取代了先前的熔化焊，成為焊接高速列車時優(yōu)先選擇的焊接方法4。（4）攪拌摩擦焊在其他領(lǐng)域的應(yīng)用攪拌摩擦焊除了上述3個領(lǐng)域外，還在軌道交通及陸路交通工業(yè)、汽車工業(yè)在兵器、建筑、電力、能源、家電等工業(yè)中的應(yīng)用也越來越廣泛。而且都取得了或多或少的成就5。2.2國內(nèi)攪拌軸摩擦焊的術(shù)發(fā)展發(fā)展應(yīng)用2002年，北京航空制造工程研究所與英國焊接研究所正式簽署攪拌摩擦焊專利許可協(xié)議，并在技術(shù)合作的基礎(chǔ)上成立了中國攪拌摩擦焊中心。中國攪拌摩擦焊中心的成立標(biāo)志著攪拌摩擦焊技術(shù)正式登陸中國。中國攪拌摩擦焊中心全權(quán)代表英國焊接研究所，發(fā)售和管理中國地區(qū)(包括香港、澳門和臺灣)的攪拌摩擦焊技術(shù)專利許可，從此為攪拌摩擦焊技術(shù)在中國地區(qū)的發(fā)展、推廣和工業(yè)化應(yīng)用打開了大門6。采用攪拌摩擦焊焊接的鋁合金材壁機(jī)圖（1）圖（2）攪拌摩擦加工技術(shù)的發(fā)展自攪拌摩擦焊進(jìn)入國內(nèi)后，較快的運(yùn)用于我國工業(yè)上的許多領(lǐng)域（船舶制造行業(yè)、航天制造工業(yè)、軌道交通行業(yè)等）。攪拌摩擦焊在國內(nèi)的應(yīng)用現(xiàn)狀，主要通過船舶制造行業(yè)、航天制造工業(yè)兩方面來介紹。首先在船舶制造行業(yè)，2006年4月，我國設(shè)計制造了國內(nèi)第一臺用于大型船用型材料拼焊的攪拌摩擦焊設(shè)備，此后，中國攪拌摩擦焊中心大力發(fā)展鋁合金型材壁板的攪拌摩擦焊制造。其次，攪拌摩擦焊在航天制造工業(yè)也發(fā)揮著重大的作用。目前，國內(nèi)對于2000系列、7000系列以及鋁鋰合金的材料制成的太空交通運(yùn)載工具都優(yōu)先采用攪拌摩擦焊。中國攪拌摩擦焊中心于十五期間重點對航天運(yùn)載火箭攪拌摩擦焊開展了系統(tǒng)的科研攻關(guān)，國內(nèi)的航天制造工業(yè)企業(yè)也積極采用了攪拌摩擦焊技術(shù)。除卻上述的兩個領(lǐng)域外，攪拌摩擦焊在國內(nèi)還廣泛應(yīng)用于汽車制造業(yè)、軌道交通行業(yè)、電子電力能源行業(yè)7。上圖（2）為攪拌摩擦焊在國內(nèi)的發(fā)展趨勢。隨著攪拌摩擦焊研究、技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用推廣的不斷深入，基于攪拌摩擦的基本原理形成了材料鏈接、材料改姓、材料成行等多種材料加工方法?？傊?，在中國，攪拌摩擦焊的研究、開發(fā)和推廣應(yīng)用才剛剛起步，在市場化的環(huán)境下，通過引進(jìn)、消化、吸收和技術(shù)創(chuàng)新，攪拌摩擦得到了快速發(fā)展，尤其在航空、航天等領(lǐng)域、在國家政策和項目的支持下，攪拌摩擦焊必將在我國其他工業(yè)領(lǐng)域得到較快的推廣。2.3攪拌摩擦焊縫中雙攪拌軸攪拌摩擦焊目前的應(yīng)用情況和前景（1）雙攪拌軸摩擦焊的工作原理在提及雙攪拌軸摩擦焊縫技術(shù)的工作原理前，我們先講講攪拌摩擦焊的工作原理：攪拌摩擦焊過程中，一個柱形帶特殊軸肩和針凸的攪拌頭旋轉(zhuǎn)著緩慢插入被焊接工件，攪拌頭和被焊接材料之間的摩擦剪切阻力產(chǎn)生了摩擦熱，使攪拌頭鄰近區(qū)域的材料熱塑化(焊接溫度一般不會達(dá)到和超過被焊接材料的熔點)，當(dāng)攪拌頭旋轉(zhuǎn)著向前移動時，熱塑化的金屬材料從攪拌頭的前沿向后沿轉(zhuǎn)移，并且在攪拌頭軸肩與工件表層摩擦產(chǎn)熱和鍛壓共同作用下，形成致密固相連接接頭。相對于攪拌摩擦焊的工作原理，雙攪拌摩擦焊縫為采用兩個轉(zhuǎn)動相反