搅拌摩擦焊是一种固相连接,与其他焊接方法相比具有很多的优越性。
1.优点
1)搅拌摩擦焊是一种高效、节能的连接方法。对于厚度为12.5mm6×××系列的铝合金材料的搅拌摩擦焊,可单道焊双面成形,总功率输入约为3kW;焊接过程中不需要填充焊丝和惰性气体保护;焊前不需要开坡口和对材料表面作特殊的处理。
2)焊接过程中母材不熔化,有利于实现全位置焊接以及高速连接。
3)适于热敏感性很强及不同制造状态材料的焊接。熔焊不能连接的热敏感性强的硬铝、超硬铝等材料可以用搅拌摩擦焊得到可靠连接;可以提高热处理铝合金的接头强度;焊接时不产生气孔、裂纹等缺陷;可以防止铝基复合材料的合金和强化相的析出或溶解;可以实现铸造/锻压以及铸造/轧制等不同状态材料的焊接。
4)接头无变形或变形很小。由于焊接变形很小,可以实现精密铝合金零部件的焊接。
5)焊缝组织晶粒细化,接头力学性能优良。焊接时焊缝金属产生塑性流动,接头不会产生柱状晶等组织,而且可以使晶粒细化,焊接接头的力学性能优良,特别是抗疲劳性能。
6)易于实现机械化、自动化。可以实现焊接过程的精确控制,以及焊接参数的数字化输入、控制和记录。
7)搅拌摩擦焊是一种安全的焊接方法。与熔焊方法相比,搅拌摩擦焊过程没有飞溅、烟尘,以及弧光的红外线或紫外线等有害辐射对人体的危害。
2.存在的问题
随着搅拌摩擦焊技术的研究和发展,搅拌摩擦焊在应用领域的限制得到了很好地解决,但是受其本身特点限制,搅拌摩擦焊仍存在以下问题:(www.daowen.com)
1)焊缝无增高,在接头设计时要特别注意这一特征。焊接角接接头受到限制,接头形式必须特殊设计。
2)需要对焊缝施加大的压力。
3)焊接结束由于搅拌头的回抽在焊缝中往往残留搅拌指棒的孔,所以必要时,焊接工艺上需要添加“引弧板或引出板”。
4)被焊零件需要由一定的结构刚度或被牢固固定来实现焊接,在焊缝背面必须加一耐摩擦的垫板。
5)对接头的错边量及间隙大小必须严格控制。
6)只限于对轻金属及其合金的焊接。
总之,与熔焊相比,搅拌摩擦焊是一种高质量、高可靠性、高效率、低成本的绿色连接技术。
搅拌摩擦焊已经可以焊接全部牌号的铝及铝合金,如1000系列(纯铝)、2000系列(Al-Cu合金)、3000系列(Al-Mn合金)、4000系列(Al-Si合金)、5000系列(Al-Mg合金)、6000系列(Al-Mg-Si合金)、7000系列(Al-Zn合金)、8000系列(其他铝合金),也已实现铝基复合材料以及铸材和锻压板材的铝合金搅拌摩擦焊。铝合金搅拌摩擦焊的可焊厚度从初期的1.2~12.5mm,现已在工业生产中应用搅拌摩擦焊成功地焊接了厚度为12.5~25mm的铝合金,并且已实现单面焊的厚度达50mm、双面焊可以焊接厚达70mm的铝合金。
搅拌摩擦焊也适用于钛合金、镁合金、铜合金、铁合金等材料的连接。
针对不同的零部件和应用对象,开发研制了系列的搅拌摩擦焊专用设备,并且在航空、航天、船舶、汽车等制造领域得到应用。设备主要由机械部分、主轴驱动系统、液压系统、高精度焊接平台及焊接夹具、控制系统、位置传感系统等组成。
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