搅拌摩擦焊焊接温度监测平台的开发

发布时间：2017-08-05 10:25

  本文关键词：搅拌摩擦焊焊接温度监测平台的开发

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【摘要】：搅拌摩擦焊作为一种新型固相焊接技术,具有焊接质量高、焊接变形小、无污染等特点,已广泛应用于航空航天制造业、船舶制造业、轨道交通行业等领域。随着焊接技术的发展,焊接产品对焊件的可靠性、稳定性和使用性能提出更高的要求。搅拌摩擦焊接过程中,搅拌头与焊接工件摩擦产生大量的热量进行工件的连接。国内外专家学者对搅拌摩擦焊温度场的研究表明,焊接时搅拌头轴肩与工件接触面的焊接温度对焊接接头的力学性能和焊件的焊接质量具有重要影响。焊接温度直接影响焊件的抗拉强度、焊缝的微观组织结构和焊件材料的塑性流动。通过实时监测搅拌摩擦焊焊接温度,进一步对焊接温度和工艺参数进行控制,使得焊接过程温度值保持在较好的范围内,能够有效提高焊接质量。因此,搅拌摩擦焊焊接温度的监测对提高焊件的力学性能、焊接质量等具有重要意义。目前,搅拌摩擦焊焊接温度的研究大多是针对焊接试板的温度场检测和计算机温度场数值模拟,而对于焊接温度的实时监测并不多见。本文针对搅拌摩擦焊焊接温度的监测需求,讨论了焊接温度的监测方法,对焊接温度的实时监测技术进行研究并开发了一套焊接温度监测平台,同时对焊接温度监测平台进行了焊接实验和工程测试。本文主要工作内容包括:1.讨论了课题研究的背景及意义,对国内外焊接过程监控技术以及焊接温度监测的研究现状进行了分析和介绍。2.对搅拌摩擦焊的焊接温度监测需求进行了分析,同时对焊接温度的监测方法和不同方法的优缺点进行了介绍和比较,并提出了基于搅拌摩擦焊机主轴前端的温度监测方法。3.分析焊接温度监测平台的设计方案,介绍了温度监测平台的总体构成,详细讨论了温度监测传感器的研制,包括信号处理模块设计、传感器的结构设计与分析,讨论了传感器温度测试精度的影响因素,并进行了静态标定和动态标定实验,从而提高温度传感器的测温精度和可靠性。4.详细讨论并确定了焊接温度传感器的数据传输方案,对数据传输模块进行了硬件和软件的设计,实现温度传感器从焊机主轴前端到接收端的数据传输。根据焊接温度监测软件的需求和功能分析,开发了一套焊接温度监测软件,实现初始参数设置、焊接数据采集、数据处理和分析、数据库管理等功能。5.对整个平台进行了功能测试,并在实验室环境下进行了焊接实验,验证了温度传感器及监测平台的有效性。本文研究的搅拌摩擦焊焊接温度监测平台可精确测量焊接过程搅拌头轴肩与工件接触面的焊接温度,且测温范围宽、采样速度快、分辨能力高,为优化焊接工艺参数和提高焊接质量提供重要支持。
【关键词】：搅拌摩擦焊 焊接温度 监测平台 无线通讯 LabVIEW
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG439.8
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 课题研究背景及意义9-11
• 1.2 生产过程的温度监控技术研究现状11-12
• 1.3 搅拌摩擦焊接及监控技术发展现状12-15
• 1.4 论文主要研究内容15-17
• 第二章 焊接温度监测需求分析和平台总体设计17-26
• 2.1 焊接温度测试需求分析17
• 2.2 常用温度测试方法及比较17-21
• 2.3 焊接温度的测量方案及确定21-23
• 2.4 监测平台的总体设计23-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第三章 焊接温度监测传感器的研制26-40
• 3.1 热电偶信号处理模块设计26-30
• 3.2 搅拌头安装接.设计与分析30-33
• 3.3 传感器的静态标定33-36
• 3.4 传感器的动态特性及测试36-39
• 3.5 本章小结39-40
• 第四章 信号传输模块及监测软件的设计40-53
• 4.1 信号传输模块研究与设计40-47
• 4.2 监测软件设计与实现47-52
• 4.3 本章小结52-53
• 第五章 焊接温度监测平台的测试与应用53-57
• 5.1 监测平台的功能测试53-54
• 5.2 焊接实验及结果分析54-56
• 5.3 本章小结56-57
• 第六章 总结与展望57-58
• 6.1 论文总结57
• 6.2 工作展望57-58
• 参考文献58-63
• 攻读硕士期间论文发表情况63-64
• 致谢64

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本文编号：624406