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我公司接到一批长春轨道客车股份有限公司新一代高速动车组CRH380CL车型的底架边梁和车顶边梁铝合金长大型材的加工订单，型材长度规格从16m至24m，最长的工件长度达到24.2m，是目前轨道车辆铝合金车体中最长的部件之一。

我们知道，铝合金车体部件中，底架边梁长度方向的加工特征尺寸直接影响与其装配的地板和侧墙的组对精度，底架边梁由于其两端有门口加工特征，侧墙组对时其门口要与边梁门口处吻合。同样，车顶边梁与侧墙上部加工特征和平顶、圆顶相关联的部位在组对过程中也要对应吻合。所以，底架边梁和车顶边梁在车体结构部件中的尺寸精度起到主导地位，要求是在工程上常温20℃条件下的尺寸。
铝合金材料的线性膨胀系数(1/k)为24.10-6，是铁的2倍，对环境温度的变化比较敏感。受温度变化的影响，在加工过程中不仅要考虑设备与刀具对工件精度的影响，还要根据环境对工件温度的影响变化来微调加工数据，温度的变化引起工件长度方向加工尺寸的变化是必须要考虑的因素。在环境温度小于10℃或大于30℃时，工件长度随温度变化量不稳定，无法保证加工尺寸。
那么，如何解决这一问题，我们从加工和测量两个方面进行分析。
1、加工尺寸计算
我们可以计算铝合金型材在正常使用温度范围内的尺寸变化，即线性膨胀/收缩率公式如下：
L=L0(1+αΔT)
其中：L为当前环境温度下的实际测量值，L0为20℃时理论值
ΔT=T1-T2，T1为当前环境下的实际温度，T2=20℃
铝热膨胀系数α=0.0000241(铝合金各种牌号稍有差别，但在这个温度范围内都是24左右)
测量：用卷尺/精确度+/-1mm
例如：24.2m的铝合金型材，在温度升高1℃后的长度为：L=24.2（1+0.0000241×1）=24.20058m。24.2m的铝合金型材，温度变化1℃长度变化0.58mm。

国内研究人员开创性地采用数字模拟软件，成功模拟出搅拌摩擦焊接过程中应力应变场、温度场、材料流动场等物理现象，成功揭示了搅拌摩擦焊接原理。 搅拌摩擦焊接过程塑性金属流动一直是困扰科研人员的基础理论，因其焊接过程的不可视性增加了对金属流动理解的层次。研究人员通过“叠层示踪法”成功地揭示了焊接过程塑性金属的流动现象，以此为研究基础发表论文多篇。其中“异种铝合金搅拌摩擦焊材料流动行为研究”发表于2014年，该论被评为2016年度核心高被引论文。

机器人搅拌摩擦焊发展现状与趋势:摘要 机器人搅拌摩擦焊是当前搅拌摩擦焊技术与装备发展的重要方向。随着重载工业机器人载荷能力的不断提高，重载机器人搅拌摩擦焊技术和装备已经走出实验室，正逐步进入到工业化应用阶段。工业机器人与先进搅拌摩擦焊装备的结合，将提高焊接装备自动化程度和焊接生产效率，并进一步提升搅拌摩擦焊作业柔性，尤其适用于空间复杂结构产品的批量化焊接制造。关键词 ： 机器人搅拌摩擦焊

    机器人搅拌摩擦焊发展现状与趋势-董春林-航空制造技2014年第17期.pdf

摘要 双轴肩搅拌摩擦作为搅拌摩擦焊的一个重要变体，通过增加下轴肩实现自支撑，使搅拌摩擦焊技术应用于封闭结构（管或中空型材）的焊接。目前，双轴肩搅拌摩擦焊技术的研究与应用仍处于初始阶段，其相关理论研究尚不成熟。针对双轴肩搅拌摩擦焊的研究现状，从双轴肩搅拌摩擦焊方法分类综述了其发展概况，为双轴肩搅拌摩擦焊技术的发展和实际工程应用提供参考。
关键词 ： 双轴肩搅拌摩擦焊,  搅拌头,  温度场,  显微组织,  力学性能    
Abstract：Bobbin tool friction stir welding (BT-FSW) is a significant variant of friction stir welding (FSW). The self-support function is achieved by the lower shoulder of bobbin tool, making FSW easier to join closed structures such as pipes or hollow extrusions. At present, the research and application of BT-FSW are still in the initial stage, and studies
on it are limited. The state-of-the-art of BT-FSW is reviewed based on the realized welding methods. This review provides reference for the further development and engineering applications of BT-FSW.
Key words： Bobbin tool friction stir welding    Stir tool    Temperature field    Microstructure    Mechanical property
    
作者简介: 温泉 西北工业大学材料学院博士研究生，主要从事搅拌摩擦焊接过程中的冶 金行为与结合质量控制、温度场与应力场数值模拟等研究。

[ 摘要]　 针对2A14 铝合金搅拌摩擦焊过程，基于CEL 数值模拟方法，采用Pressure Independ Multiyield Material 模型，进行了不同搅拌头旋转速度与焊接速度条件下温度场有限元模拟分析。根据温度场分布分析了不同工艺条件下搅拌头前端黏流层厚度变化规律。依据搅拌摩擦焊过程中流变层工艺要求与黏流层模拟厚度，预测了不同工艺条件下的焊接质量，进而提出了2A14 铝合金搅拌摩擦焊工艺参数控制准则。
关键词：搅拌摩擦焊；温度场；Pressure Independ Multiyield Material 模型；黏流层；数值模拟
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2018.08.055

铝合金搭接结构的搅拌摩擦焊接技术：[ 摘要] 阐述了铝合金搭接结构搅拌摩擦焊接基本原理及特点，评述了国内外研究和应用进展，指出采用搅拌摩擦焊接技术制造搭接结构产品是重要的发展方向，展望了后续发展的重点。
关键词： 搭接结构；搅拌摩擦焊；搅拌摩擦点焊；扫描式；回填式

铝合金搭接结构的搅拌摩擦焊接技术_ 王国庆赵衍华等航空制造技术2017年第10期.pdf