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本儀器適用于高中物理《相互作用》中關于摩擦力部分的教學內容，通過定量實驗研究與摩擦力相關的課題。 總體規(guī)格（水平放置）：1040mm*145mm*150mm。由底座、可調斜面、角度盤、滑輪機構、力傳感器、控制單元、木塊、電源適配器等組成。 底座為1000mm*140mm*20mm，材質為環(huán)保竹木板，表面復古烤漆，一端安裝不銹鋼合頁和角度盤，背側安裝不銹鋼斜面支撐架。 可調斜面為1000mm*140mm*20mm，材質為環(huán)保竹木板，本色烤漆，一端安裝鋁質把手，面板上安裝可置換面板、滑輪機構、力傳感器和控制單元。 角度盤由不銹鋼期間構成，可顯示可調斜面的傾斜角度，分度為2°。 滑輪機構由金屬烤漆鈑金件和5個滑輪組成，包含減速電機和水平可調滑輪。 力傳感器量程為1kg的高精度（24位）8字形模組，數碼管顯示，分辨率0.01N。 控制單元內安裝有電源分配電路、電機調速調向電路、傳感器數據采集和處理電路、數碼管顯示模塊等。 供電：DC12V/2A。

成果與項目的背景及主要用途：近年來我國鋼材年消耗量迅速增加，焊接工 程量巨大，高效化焊接成為焊接技術發(fā)展的主流。MAG/CO2 焊由于其易于實現 自動化、抗銹低氫、成本低以及可進行全位置焊接等優(yōu)點，成為高效化焊接方法 的重要選擇。在我國，以 MAG/CO2 焊為主的氣體保護焊工藝應用水平與發(fā)達國 家相比仍有較大差距，但發(fā)展較快。據統計：1999 年，我國的氣體保護焊在整 個焊接工藝中所占的比例約為 10%，而日本和美國則達 70%左右；2002 年我國 此比例達到了約 17%，預計 2005 年可以達到 22~25%。在我國以 MAG/CO2焊為 主的氣體保護焊在很大范圍內正逐步取代焊條電弧焊，極具發(fā)展?jié)摿Α?MAG/CO2 氣體保護焊短路過渡方式應用非常突出，國內外研究人員的研究 證明：采用 MAG/CO2 焊短路過渡形式，可以有效地防止高速焊接(1m/min 以上) 時形成的焊接缺陷。但由于 MAG/CO2 焊保護氣體本身的物理性質所決定的，使 用活性 CO2 氣體保護的焊接無論是采用細絲短路過渡方式，還是粗絲大電流的顆 粒過渡方式，都會造成較大的飛濺，在短路過渡方式中，焊縫成形差也是很大的 問題。著名的 STT 控制法利用對電流電壓的快速控制，大大降低了短路過渡過程 的飛濺，改善了焊縫成形，但也只適用于電流較小的場合，用于高速焊接需要大 電流的場合時仍存在飛濺大等不足之處。 該技術主要解決純 CO2 氣體保護焊或低氬保護 MAG 焊時短路過渡的飛濺和 焊縫成形問題。 技術原理與工藝流程簡介：該系統利用傳感器采集信息，由單片機系統對焊 接過程的信息進行分析，控制逆變弧焊電源的輸出。 關鍵問題在于實時控制的及時性。短路過渡存在大量快速的瞬態(tài)過程，需要 122天津大學科技成果選編 123 控制電路及時做出響應，有很大難度。美國林肯公司的 STT 焊機利用 IGBT 功率 開關并聯限流電阻的方法，可以非常迅速地減小電流，對于防止飛濺非常有利。 但 IGBT 的工作條件非常嚴酷，限制了利用 IGBT 功率開關進行深入的研究，也使 其局限于較小電流的場合。受上述條件的制約，我們必須考慮其他的選擇。 本技術找到了一種預判短路過程的方法，采用高速模擬電路為主并結合單片 機的中斷處理方法加以控制；而對短路過渡相對穩(wěn)定的過程，其控制則以單片機 為主，可以進行信息融合運算，甚至可以進行瞬態(tài)過程的預判運算。 技術水平及專利與獲獎情況：國際先進，國家發(fā)明專利。 應用前景分析及效益預測：目前 CO2 焊的飛濺問題的解決主要采用：a.純氬 或混合氣保護，氣體成本高；b.利用進口 STT 焊機，在低速焊、小電流范圍應用， 焊機成本高；c.采用藥芯焊絲，焊絲成本高，且只能焊接中厚板，不能短路過渡 焊。這些解決方法都并不令人十分滿意，因而本技術有很好的的實際應用前景。 本技術可將飛濺率降為普通短路過渡的 1/2~1/3 以下，以一個年消耗焊絲 500~1000 噸的大中型企業(yè)計算，每年僅焊絲飛濺造成的損失就可減少數十萬元， 尚不包括清理飛濺所投入的人力物力。而本技術在普通逆變焊機基礎上加上 500~1000 元的一次性的材料成本投入，即可大幅度提高焊機的性能。 應用領域：機械、船舶、鋼結構、汽車等眾多行業(yè)。 

內容介紹： 根據產品要求進行真空擴散焊工藝開發(fā)和設備設計制造，形成多項自主 知識產權技術。適用于難焊材料的焊接、異質材料組配、雙層或多層網/板 的分層實體制造、封閉復雜型腔結構制造。該技術獲發(fā)明專利3項。性能指標：1 .最高焊接溫度1450°C

鋁或鋁合金與鋼之間的熱物理性能差異較大，尤其是熔點、比重、熱膨脹系數等的巨大差異，導致鋁與鋼之間難以直接進行弧焊。為了實現鋁與鋼之間的可靠焊接，經常需要在鋼表面鍍上鋅、鋁或其他金屬，或者在鋁與鋼之間放置過渡層金屬或雙金屬片，從而將鋁與鋼之間的焊接轉化為鋁與過渡層金屬之間的連接。然而，在鋼表面鍍過渡層金屬增加了工藝步驟和制造成本，而且，即使增加了過渡層金屬，也并不能保證鋁-鋼焊接接頭的可靠性。該技術可以直接將鋁合金與不銹鋼采用弧焊技術連接在一起，鋼表面不用鍍過渡層金屬。拉伸測試結果表明，鋁-鋼接頭斷裂

依據焊條在焊接過程中的冶金原理、并根據合金化機理和礦物粉的各自特性，以純鎳絲為焊芯，采用國產原材料研發(fā)出反比例配方的鎳基合金焊條NiCrFe-9。中國用于9%鎳鋼焊接的超低溫鎳基合金焊條全部依賴進口。我國研制的SJTU-ENiCrFe-9鎳基合金焊條的工藝性能優(yōu)于同類國外產品（焊條無發(fā)紅現象、脫渣容易、熔渣覆蓋均勻）；焊條溶敷金屬拉伸性能與國外同類產品相當，超低溫沖擊功平均值高于同類國外產品約40%。

品摩擦特性穩(wěn)定、磨損率 小、耐高溫，具有傳扭柔和平穩(wěn)、使用壽命長、耐高溫和過載保護能力 強等突出優(yōu)點。 申報發(fā)明專利和實用新型專利18項，全部技術擁有自主知識產權，國 防科工局鑒定結論認為整體技術達到國際先進水平。性能指標：1

研發(fā)階段/n一種攪拌摩擦點焊方法，采用攪拌頭，從兩面同時攪拌摩擦點焊加工；并且本發(fā)明的施焊部分主要包括四個部分，即上、下攪拌頭和上、下軸肩；雙面攪拌摩擦點焊過程的摩擦熱及塑性變形能是從上下兩面產生的；雙面攪拌摩擦點焊技術上、下的攪拌頭周圍有可以自由旋轉的軸肩，軸肩的旋轉可以補充在雙面攪拌摩擦點焊過程中攪拌頭產生熱量的不足。正是由于這些區(qū)別，不僅可以使焊接表面的壓入坑和擠出物都減少一半而且使焊接過程的產熱提高一倍，因而雙面攪拌摩擦焊不僅可以克服單面攪拌摩擦點焊的缺點還可以提高生產率。