搅拌摩擦焊
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东莞市铭瀚智能科技有限公司

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清远专业厂

2021-08-04
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焊接过程中也不需要其它焊接消耗材料,如焊条、焊丝、焊剂及保护气体等。消耗的是焊接搅拌头。同时,由于搅拌摩擦焊接时的温度相对较低,因此焊接后结构的残余应力或变形也较熔化焊小得多。特别是Al合金薄板熔化焊接时,结构的平面外变形是非常明显的,无论是采用无变形焊接技术还是焊后冷、热校形技术,都是很麻烦的,而且增加了结构的制造成本。搅拌摩擦焊主要是用在熔化温度较低的有色金属,如Al、cu等合金。这和搅拌头的材料选择及搅拌头的工作寿命有关。当然,这也和有色金属熔化焊接相对困难有关,迫使人们在有色金属焊接时寻找非熔化的焊接方法。对于延性好、容易发生塑性变形的黑色材料,经辅助加热或利用其超塑性,也有可能实现搅拌摩擦焊,但这就要看熔化焊和搅拌摩擦焊哪个技术经济指标更合理来决定。

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原理搅拌摩擦焊方法与常规摩擦焊一样。搅拌摩擦焊也是利用摩擦热与塑性变形热作为焊接热源。不同之处在于搅拌摩擦焊焊接过程是由一个圆柱体或其他形状(如带螺纹圆柱体)的搅拌针(welding pin)伸入工件的接缝处,通过焊头的高速旋转,使其与焊接工件材料摩擦,从而使连接部位的材料温度升高软化。同时对材料进行搅拌摩擦来完成焊接的。焊接过程如图所示。在焊接过程中工件要刚性固定在背垫上,焊头边高速旋转,边沿工件的接缝与工件相对移动。焊头的突出段伸进材料内部进行摩擦和搅拌,焊头的肩部与工件表面摩擦生热,并用于防止塑性状态材料的溢出,同时可以起到清除表面氧化膜的作用。

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例如:在车削加工时,车刀上产生积屑瘤;在钻削加工时,钻头和工件常常粘结在一起;滑动轴承由于烧轴而卡住等等。当然,这些情况一直是人们努力避免的事故。做为一种焊接现象来分析,它们的过程并不是完善的,焊接质量也并不理想。但是,我们通过对这些粘结、焊合现象的分析,有助于了解摩擦焊的实质。摩擦破坏了金属表面的氧化膜。摩擦生热降低了金属的强度,但提高了它的塑性。摩擦表面金属产生了塑性变形与流动,防止了金属的氧化,促进了焊接金属原子的互相扩散,形成了牢固的焊接接头。这就是摩擦焊的实质

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FSW种固相焊焊接技术焊缝峰值温度通低于材料熔点低于焊接铝合金(尤其析强化型铝合金)焊缝温度与接力性能间佳范围超佳范围焊缝热入接力性能降低原:铝合金焊接程,热循环使焊缝两侧发组织、性能变化热效应区(HAZ),产软化主要危险区域软化区间宽度直接与热输入比所要减软化区间宽度热输入焊缝温度进入铝合金软化温度热影响区发强化相析聚集材料固溶强化效减弱焊件强度降低随着温度升高,强化相甚至发效析现象,材料固溶强化效更差,强度降越搅拌摩擦焊用FSW焊接熔点些材料铜钢钛适增加焊缝热输入助于增加焊缝金属充流形致密缺陷焊缝于提高焊缝力性能帮助焊缝缺陷热入与焊缝力性能关系焊缝现缺陷沟槽、隧道型孔洞等适通增加轴向压力增加焊缝热量增加接力性能候焊缝热入高塑化金属黏附搅拌轴肩内表面使材料塑化体积减要注意焊缝温度达定材料摩擦系数降焊缝热输入并随着旋转速度增加、焊接速度减、轴向压力增加增加

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