模态转换超声振动换能器在精密加工中的研究进展

随着科学技术的发展,超声振动的应用范围越来越广泛,一维超声振动已无法完全满足生产的需要,两维以及多维超声振动被引入超声振动加工领域。模态转换超声振动换能器因其结构简单、控制容易、可实现振动形式多样化等优点,受到众多学者的广泛关注。根据振动形式不同可以将模态转换超声振动换能器分为纵弯、双弯曲、纵扭等多种类型,对模态转换超声振动换能器在切削、表面滚压、砂轮修整、焊接以及电火花加工等精密加工领域的最新应用进行总结论述和分析。最后基于模态转换超声振动换能器的发展现状,对其未来发展方向进行展望。

超声辅助搅拌摩擦焊仿真分析及实验

为解决传统的搅拌摩擦焊工艺存在的轴向压力过大、搅拌头易磨损、焊接表面存在缺陷等问题,设计了一种集搅拌头与夹心式纵扭超声振动换能器为一体的超声辅助搅拌摩擦焊工具头。对超声辅助搅拌摩擦焊工具头进行了模态分析与谐响应分析,确保换能器结构满足要求。应用仿真软件对超声辅助搅拌摩擦焊进行了流体场、温度场和声场仿真分析,验证了在搅拌摩擦焊过程中加入纵扭超声振动能够增强材料的软化率,提高焊接材料的塑性流动。搭建实验平台,进行了6061铝合金的超声辅助搅拌摩擦焊焊接实验。结果表明,纵扭超声的引入能够提高焊接过程中材料流动性,减小搅拌头的前进阻力和轴向压力,改善焊接表面质量。在焊头转速900 r/min、焊接速度1.4 mm/s、轴向压力2.6 kN、超声功率100 W时,焊接效果最好,能较好地应在铝合金、镁合金等焊接熔点比较低的轻金属焊接之中。