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本儀器適用于高中物理《相互作用》中關(guān)于摩擦力部分的教學(xué)內(nèi)容，通過(guò)定量實(shí)驗(yàn)研究與摩擦力相關(guān)的課題。 總體規(guī)格（水平放置）：1040mm*145mm*150mm。由底座、可調(diào)斜面、角度盤(pán)、滑輪機(jī)構(gòu)、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(zhì)為環(huán)保竹木板，表面復(fù)古烤漆，一端安裝不銹鋼合頁(yè)和角度盤(pán)，背側(cè)安裝不銹鋼斜面支撐架。 可調(diào)斜面為1000mm*140mm*20mm，材質(zhì)為環(huán)保竹木板，本色烤漆，一端安裝鋁質(zhì)把手，面板上安裝可置換面板、滑輪機(jī)構(gòu)、力傳感器和控制單元。 角度盤(pán)由不銹鋼期間構(gòu)成，可顯示可調(diào)斜面的傾斜角度，分度為2°。 滑輪機(jī)構(gòu)由金屬烤漆鈑金件和5個(gè)滑輪組成，包含減速電機(jī)和水平可調(diào)滑輪。 力傳感器量程為1kg的高精度（24位）8字形模組，數(shù)碼管顯示，分辨率0.01N。 控制單元內(nèi)安裝有電源分配電路、電機(jī)調(diào)速調(diào)向電路、傳感器數(shù)據(jù)采集和處理電路、數(shù)碼管顯示模塊等。 供電：DC12V/2A。

成果與項(xiàng)目的背景及主要用途：近年來(lái)我國(guó)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(shù)發(fā)展的主流。MAG/CO2 焊由于其易于實(shí)現(xiàn) 自動(dòng)化、抗銹低氫、成本低以及可進(jìn)行全位置焊接等優(yōu)點(diǎn)，成為高效化焊接方法 的重要選擇。在我國(guó)，以 MAG/CO2 焊為主的氣體保護(hù)焊工藝應(yīng)用水平與發(fā)達(dá)國(guó) 家相比仍有較大差距，但發(fā)展較快。據(jù)統(tǒng)計(jì)：1999 年，我國(guó)的氣體保護(hù)焊在整 個(gè)焊接工藝中所占的比例約為 10%，而日本和美國(guó)則達(dá) 70%左右；2002 年我國(guó) 此比例達(dá)到了約 17%，預(yù)計(jì) 2005 年可以達(dá)到 22~25%。在我國(guó)以 MAG/CO2焊為 主的氣體保護(hù)焊在很大范圍內(nèi)正逐步取代焊條電弧焊，極具發(fā)展?jié)摿Α?MAG/CO2 氣體保護(hù)焊短路過(guò)渡方式應(yīng)用非常突出，國(guó)內(nèi)外研究人員的研究 證明：采用 MAG/CO2 焊短路過(guò)渡形式，可以有效地防止高速焊接(1m/min 以上) 時(shí)形成的焊接缺陷。但由于 MAG/CO2 焊保護(hù)氣體本身的物理性質(zhì)所決定的，使 用活性 CO2 氣體保護(hù)的焊接無(wú)論是采用細(xì)絲短路過(guò)渡方式，還是粗絲大電流的顆 粒過(guò)渡方式，都會(huì)造成較大的飛濺，在短路過(guò)渡方式中，焊縫成形差也是很大的 問(wèn)題。著名的 STT 控制法利用對(duì)電流電壓的快速控制，大大降低了短路過(guò)渡過(guò)程 的飛濺，改善了焊縫成形，但也只適用于電流較小的場(chǎng)合，用于高速焊接需要大 電流的場(chǎng)合時(shí)仍存在飛濺大等不足之處。 該技術(shù)主要解決純 CO2 氣體保護(hù)焊或低氬保護(hù) MAG 焊時(shí)短路過(guò)渡的飛濺和 焊縫成形問(wèn)題。 技術(shù)原理與工藝流程簡(jiǎn)介：該系統(tǒng)利用傳感器采集信息，由單片機(jī)系統(tǒng)對(duì)焊 接過(guò)程的信息進(jìn)行分析，控制逆變弧焊電源的輸出。 關(guān)鍵問(wèn)題在于實(shí)時(shí)控制的及時(shí)性。短路過(guò)渡存在大量快速的瞬態(tài)過(guò)程，需要 122天津大學(xué)科技成果選編 123 控制電路及時(shí)做出響應(yīng)，有很大難度。美國(guó)林肯公司的 STT 焊機(jī)利用 IGBT 功率 開(kāi)關(guān)并聯(lián)限流電阻的方法，可以非常迅速地減小電流，對(duì)于防止飛濺非常有利。 但 IGBT 的工作條件非常嚴(yán)酷，限制了利用 IGBT 功率開(kāi)關(guān)進(jìn)行深入的研究，也使 其局限于較小電流的場(chǎng)合。受上述條件的制約，我們必須考慮其他的選擇。 本技術(shù)找到了一種預(yù)判短路過(guò)程的方法，采用高速模擬電路為主并結(jié)合單片 機(jī)的中斷處理方法加以控制；而對(duì)短路過(guò)渡相對(duì)穩(wěn)定的過(guò)程，其控制則以單片機(jī) 為主，可以進(jìn)行信息融合運(yùn)算，甚至可以進(jìn)行瞬態(tài)過(guò)程的預(yù)判運(yùn)算。 技術(shù)水平及專利與獲獎(jiǎng)情況：國(guó)際先進(jìn)，國(guó)家發(fā)明專利。 應(yīng)用前景分析及效益預(yù)測(cè)：目前 CO2 焊的飛濺問(wèn)題的解決主要采用：a.純氬 或混合氣保護(hù)，氣體成本高；b.利用進(jìn)口 STT 焊機(jī)，在低速焊、小電流范圍應(yīng)用， 焊機(jī)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(guò)渡 焊。這些解決方法都并不令人十分滿意，因而本技術(shù)有很好的的實(shí)際應(yīng)用前景。 本技術(shù)可將飛濺率降為普通短路過(guò)渡的 1/2~1/3 以下，以一個(gè)年消耗焊絲 500~1000 噸的大中型企業(yè)計(jì)算，每年僅焊絲飛濺造成的損失就可減少數(shù)十萬(wàn)元， 尚不包括清理飛濺所投入的人力物力。而本技術(shù)在普通逆變焊機(jī)基礎(chǔ)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(jī)的性能。 應(yīng)用領(lǐng)域：機(jī)械、船舶、鋼結(jié)構(gòu)、汽車等眾多行業(yè)。 

內(nèi)容介紹： 根據(jù)產(chǎn)品要求進(jìn)行真空擴(kuò)散焊工藝開(kāi)發(fā)和設(shè)備設(shè)計(jì)制造，形成多項(xiàng)自主 知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)。適用于難焊材料的焊接、異質(zhì)材料組配、雙層或多層網(wǎng)/板 的分層實(shí)體制造、封閉復(fù)雜型腔結(jié)構(gòu)制造。該技術(shù)獲發(fā)明專利3項(xiàng)。性能指標(biāo)：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(diǎn)、比重、熱膨脹系數(shù)等的巨大差異，導(dǎo)致鋁與鋼之間難以直接進(jìn)行弧焊。為了實(shí)現(xiàn)鋁與鋼之間的可靠焊接，經(jīng)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(guò)渡層金屬或雙金屬片，從而將鋁與鋼之間的焊接轉(zhuǎn)化為鋁與過(guò)渡層金屬之間的連接。然而，在鋼表面鍍過(guò)渡層金屬增加了工藝步驟和制造成本，而且，即使增加了過(guò)渡層金屬，也并不能保證鋁-鋼焊接接頭的可靠性。該技術(shù)可以直接將鋁合金與不銹鋼采用弧焊技術(shù)連接在一起，鋼表面不用鍍過(guò)渡層金屬。拉伸測(cè)試結(jié)果表明，鋁-鋼接頭斷裂

依據(jù)焊條在焊接過(guò)程中的冶金原理、并根據(jù)合金化機(jī)理和礦物粉的各自特性，以純鎳絲為焊芯，采用國(guó)產(chǎn)原材料研發(fā)出反比例配方的鎳基合金焊條NiCrFe-9。中國(guó)用于9%鎳鋼焊接的超低溫鎳基合金焊條全部依賴進(jìn)口。我國(guó)研制的SJTU-ENiCrFe-9鎳基合金焊條的工藝性能優(yōu)于同類國(guó)外產(chǎn)品（焊條無(wú)發(fā)紅現(xiàn)象、脫渣容易、熔渣覆蓋均勻）；焊條溶敷金屬拉伸性能與國(guó)外同類產(chǎn)品相當(dāng)，超低溫沖擊功平均值高于同類國(guó)外產(chǎn)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(zhǎng)、耐高溫和過(guò)載保護(hù)能力 強(qiáng)等突出優(yōu)點(diǎn)。 申報(bào)發(fā)明專利和實(shí)用新型專利18項(xiàng)，全部技術(shù)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，國(guó) 防科工局鑒定結(jié)論認(rèn)為整體技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。性能指標(biāo)：1

研發(fā)階段/n一種攪拌摩擦點(diǎn)焊方法，采用攪拌頭，從兩面同時(shí)攪拌摩擦點(diǎn)焊加工；并且本發(fā)明的施焊部分主要包括四個(gè)部分，即上、下攪拌頭和上、下軸肩；雙面攪拌摩擦點(diǎn)焊過(guò)程的摩擦熱及塑性變形能是從上下兩面產(chǎn)生的；雙面攪拌摩擦點(diǎn)焊技術(shù)上、下的攪拌頭周圍有可以自由旋轉(zhuǎn)的軸肩，軸肩的旋轉(zhuǎn)可以補(bǔ)充在雙面攪拌摩擦點(diǎn)焊過(guò)程中攪拌頭產(chǎn)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(guò)程的產(chǎn)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(diǎn)焊的缺點(diǎn)還可以提高生產(chǎn)率。