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Erschienen in: The International Journal of Advanced Manufacturing Technology 9-10/2022

04.04.2022 | ORIGINAL ARTICLE

Design of a novel integrated ultrasonic tool holder for friction stir welding

verfasst von: Ju Jianzhong, Long Zhili, Ye Shuyuan, Liu Yongzhi, Zhao Heng

Erschienen in: The International Journal of Advanced Manufacturing Technology | Ausgabe 9-10/2022

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Abstract

Ultrasonic vibration friction stir welding (UVFSW) has shown advantages in reducing welding defects and improving welding quality in aerospace, automobile, and power electronics. In this study, we design a novel 20-kHz integrated ultrasonic tool holder in FSW. The finite element model of FSW transducer is established, where the elastic modulus is measured by non-destructive acoustic. In the three transducer prototypes with alloy steel, the effect of prestress on resonant frequency is investigated and the ultrasonic vibration is measured. It proves that the resonant frequencies are well consistent between simulation model and the experiment by the elastic modulus testing and the prestress optimization. The ultrasonic amplitude of the pin is up to 24 μm. The experiment also indicates that the vibration is different with the steel material properties. Our findings can have a guidance to the design for a general ultrasonic actuator. The integrated FSW ultrasonic tool has potential to apply in a confined space in general machining equipment.

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Literatur
15.
Zurück zum Zitat Abbasi M, Bagheri B, Sharifi F (2021) Simulation and experimental study of dynamic recrystallization process during friction stir vibration welding of magnesium alloys. Trans Nonferrous Met Soc China 31(9): 2626–2650. https://doi.org/10.1016/S1003-6326(21) 65681–9 Abbasi M, Bagheri B, Sharifi F (2021) Simulation and experimental study of dynamic recrystallization process during friction stir vibration welding of magnesium alloys. Trans Nonferrous Met Soc China 31(9): 2626–2650. https://​doi.​org/​10.​1016/​S1003-6326(21) 65681–9
27.
Zurück zum Zitat He ZY, He H, Lou J, Li YM, Li DY, Chen YZ, Liu SJ (2020) Fabrication, structure, and mechanical and ultrasonic properties of medical ti6al4v alloys part II: relationship between microstructure and mechanical properties and ultrasonic properties of ultrasonic scalpel. Materials 13(2): 1–13. https://doi.org/10.3390/ma13020284 He ZY, He H, Lou J, Li YM, Li DY, Chen YZ, Liu SJ (2020) Fabrication, structure, and mechanical and ultrasonic properties of medical ti6al4v alloys part II: relationship between microstructure and mechanical properties and ultrasonic properties of ultrasonic scalpel. Materials 13(2): 1–13. https://​doi.​org/​10.​3390/​ma13020284
Metadaten
Titel
Design of a novel integrated ultrasonic tool holder for friction stir welding
verfasst von
Ju Jianzhong
Long Zhili
Ye Shuyuan
Liu Yongzhi
Zhao Heng
Publikationsdatum
04.04.2022
Verlag
Springer London
Erschienen in
The International Journal of Advanced Manufacturing Technology / Ausgabe 9-10/2022
Print ISSN: 0268-3768
Elektronische ISSN: 1433-3015
DOI
https://doi.org/10.1007/s00170-022-09136-w

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