本文關鍵詞：微型直流電機端子銅—鋁異種金屬激光微焊接模擬與實驗研究

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【摘要】：為了解決機械裝配電刷片與端子所組成端子結構件的松動缺陷,并且為了節(jié)約成本,以及滿足自動化生產(chǎn)的需求,課題采用鋁A1100端子代替原有黃銅C2680-鍍Ni端子,采用激光微焊接代替原有的機械裝配來實現(xiàn)與C5210磷銅電刷片的結合,并驗證新工藝在實際生產(chǎn)中的可行性和可靠性。基于ANSYS Workbench和雙線性模型,編寫高斯熱源模塊,對激光微焊接過程進行了數(shù)值模擬,以研究激光焊接工藝參數(shù)對端子結構件焊接溫度場、殘余應力場的影響。模擬結果表明峰值功率3 KW的焊接溫度最高可達到2146℃,保證焊接結合的同時不會產(chǎn)生熔穿缺陷。隨著溫度值的下降,端子結構件焊點截面中的熔池形狀由“杯狀”向“碗狀”過渡減小。所產(chǎn)生的殘余應力會引起電刷片角度變形。參考有限元數(shù)值模擬結果,采用6 ms的單脈沖激光,峰值功率分別為3.0 KW和3.8KW,進行了C5210電刷片-A1100端子激光微焊接實驗。通過對焊接頭的裂紋、氣孔等缺陷的分析,以及對其硬度與拉伸強度的測試,發(fā)現(xiàn)激光峰值功率3.0 KW的焊接效果更好。將激光焊接的C5210電刷片-A1100端子結構件組裝成微型直流電機,跟原有產(chǎn)品在波形、電流、轉速、扭力、壽命等方面進行測試對比,證實了新工藝的可行性和可靠性。
【關鍵詞】：激光微焊接 C5210電刷片 A1100端子 數(shù)值模擬
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG456.7
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 引言10-12
• 1.2 銅鋁異種金屬焊接方法12-13
• 1.3 激光焊接技術特點及研究發(fā)展狀況13-15
• 1.3.1 激光焊接技術的特點13-14
• 1.3.2 激光焊接技術的國內(nèi)外研究發(fā)展狀況14-15
• 1.4 焊接數(shù)值模擬發(fā)展狀況及難點15-17
• 1.4.1 焊接數(shù)值模擬發(fā)展狀況15-16
• 1.4.2 焊接數(shù)值模的難點16-17
• 1.5 焊接數(shù)值模擬方法17
• 1.5.1 ANSYS Workbench軟件介紹17
• 1.6 課題來源17-20
• 1.7 課題研究方案20-22
• 1.7.1 組立小殼端子材料的選擇20-21
• 1.7.2 組立小殼端子構件裝配工藝方案的選擇21
• 1.7.3 研究方案的選定21-22
• 第二章 激光焊接溫度場數(shù)值模擬分析22-35
• 2.1 引言22
• 2.2 激光焊接熱傳導方程22
• 2.3 激光焊接邊界條件的確定22-23
• 2.4 磷銅C5210-鋁A1100焊接模擬23-34
• 2.4.1 材料熱物性參數(shù)23-24
• 2.4.2 幾何模型的建立24-26
• 2.4.3 幾何網(wǎng)格的劃分26-27
• 2.4.4 熱源模型的選取27-30
• 2.4.5 溫度場的計算結果及其分析30-34
• 2.5 本章小結34-35
• 第三章 激光焊接應力場數(shù)值模擬分析35-42
• 3.1 焊接熱彈塑性有限元分析方法35-37
• 3.2 焊接應力場的計算37-41
• 3.2.1 焊接應力場分析方法37
• 3.2.2 焊接應力場的有限元模型的建立37-41
• 3.3 本章小結41-42
• 第四章 磷銅C5210-鋁A1100激光微焊接實驗42-47
• 4.1 引言42
• 4.2 實驗條件與方法42-46
• 4.2.1 實驗材料及實驗設備42-44
• 4.2.2 實驗方法44
• 4.2.3 實驗步驟44-46
• 4.3 本章小結46-47
• 第五章 磷銅C5210-鋁A1100激光微焊接實驗結果分析47-57
• 5.1 引言47
• 5.2 磷銅C5210-鋁A1100激光微焊接工藝分析47-56
• 5.2.1 焊點宏觀特征47-50
• 5.2.2 激光焊點缺陷分析50-53
• 5.2.3 激光焊點顯微硬度測試53-54
• 5.2.4 激光焊點抗拉試驗54-56
• 5.3 本章小結56-57
• 第六章 磷銅C5210 鋁A1100端子構件產(chǎn)品性能驗證57-70
• 6.1 引言57-58
• 6.2 驗證設備及方法58-68
• 6.2.1 微型直流電機波形驗證對比59-63
• 6.2.2 微型直流電機轉速及電流驗證對比63-64
• 6.2.3 微型直流電機功率及扭力驗證對比64-68
• 6.3 微型直流電機壽命驗證對比68-69
• 6.4 本章小結69-70
• 結論與展望70-71
• 一、全文結論70
• 二、工作展望70-71
• 參考文獻71-74
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果74-75
• 致謝75-76
• Ⅳ-2答辯委員會對論文的評定意見76

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本文編號：960371