考虑传热条件的搅拌摩擦焊主轴力控制研究

武凯洁, 王庆霞, 林永勇, 朱志雄

doi:10.19886/j.cnki.dhdz.2023.0053

东华大学学报（自然科学版） ›› 2024, Vol. 50 ›› Issue (05) : 102 -108. DOI: 10.19886/j.cnki.dhdz.2023.0053

考虑传热条件的搅拌摩擦焊主轴力控制研究

武凯洁, 王庆霞, 林永勇, 朱志雄

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摘要

针对搅拌摩擦焊接过程中的试件结构和焊缝位置变化，导致主轴力波动、焊接质量不稳定的问题，对焊缝位置改变和试件结构变化两种传热条件下的热-力关系进行研究，提出考虑传热条件变化的主轴力控制方案。采用Deform-3D软件进行搅拌摩擦焊温度场仿真，并与试验测得实际焊接温度和主轴力进行对比分析，得出靠近试件边缘的主轴力的变化趋势。引入焊接力边缘效应修正系数，基于Hammerstein结构建立考虑传热条件的搅拌摩擦焊主轴力模型，并构造广义预测控制主轴力控制器。将控制器集成到西门子840Dsl数控系统中，并在焊接设备上开展工程测试。结果表明，考虑传热条件变化的主轴力控制方案的控制效果较好，在不同传热条件下，可将实际主轴力控制在期望主轴力±5%的范围内。