惠州綠色技術攪拌摩擦焊

攪拌摩擦焊（簡稱FSW）原理，其中攪拌頭由特殊形狀的攪拌指棒和軸肩組成，攪拌指棒的形狀比較特殊，一般要用具有良好耐高溫力學和物理特性的抗磨損材料制造，焊接過程中攪拌指棒要旋轉著插入被焊材料的結合界面處，并且沿著待焊界面向前移動，攪拌指棒長度一般略小于被焊材料的厚度。 攪拌摩擦焊對于輕合金材料如：鋁合金、鎂合金、鋅合金等的連接在焊接方法、力學性能和生產(chǎn)效率上具有其他焊接方法不可比擬的優(yōu)越性；由于焊接溫度一般低于材料的熔點，所以攪拌摩擦焊是一種固態(tài)連接方法，焊縫接頭具有優(yōu)良的力學性能和很小的焊接變形，焊接過程中不需要保護氣和焊絲，沒有熔化、煙塵、飛濺、弧光，是一種環(huán)保型的新型連接技術。 目前，攪拌摩擦焊可以實現(xiàn)對接、搭接、角接等多種結構形式的連接，攪拌摩擦焊在輕合金結構件的制造中得到了越來越的應用。攪拌摩擦優(yōu)先東莞智谷光電科技有限公司?；葜菥G色技術攪拌摩擦焊

法國EADS合作研究中心（簡稱EADS CRCF）目前致力于鋁合金焊接技術的發(fā)展，用來提高低成本高性能輕型飛機結構的制造能力，其中空中客車飛機的中心翼盒的制造研究便是其中涉及到的零件之一、如圖5所示。此項目的主要研究內(nèi)容是利用對接焊的擠壓型材來代替 傳統(tǒng)的鉚接制造方法，以期在飛機中心翼盒的制造中達到減少重量和降低成本的目的。 圖5 飛機中心翼盒的攪拌摩擦焊 對于此研究項目、得到固相連接接頭的攪拌摩擦焊應該是Z佳的選擇。因為一方面攪拌摩擦焊實現(xiàn)過程簡單、工藝再現(xiàn)性好、焊接變形小，接頭的機械性能優(yōu)良，而且?guī)缀鯖]有焊接缺陷；另一方面飛機中心翼盒使用的材料是很難用熔焊焊接的7000系列鋁合金，結構中需要長的線性焊縫并要求盡可能小的焊接應力和變形。所以、EADS中心針對攪拌摩擦焊技術采取了如下步驟進行研究∶（1）證明厚度為10mm的7000系列擠壓鋁合金型材攪拌摩擦焊的可行性，開發(fā)合適的焊接工藝方法；（2）在ESAB公司生產(chǎn)的半自動焊接設備上研究攪拌摩擦焊工藝方法的再現(xiàn)性和進一步改進與提高；（3）制作1500mm長的攪拌摩擦焊試驗件；廣州專業(yè)廠商攪拌摩擦焊口碑推薦率先開發(fā)了大厚度攪拌摩擦焊接裝備及焊接工藝。

旋轉速度作為攪拌摩擦焊接過程中的主要參數(shù)之一，対6063鋁合金攪拌摩擦焊接頭的焊縫成形以及力 學性能等有重要影響。該研究通過對不同旋轉速按條件下焊縫形貌以及接頭強度制延伸率的研究，可以得 出以下結論： 1.旋轉速度與焊接速度如匹配不當，可能在焊縫表面形成飛邊，使焊縫成形粗糙、光潔度變差； 2.在l500r/min以下，隨著旋轉速度的提高，6063 -T6鋁合金攪拌摩擦焊接頭強度以及延伸率等均有所提高； 3.在1500r/,nin以上，6063 -T5鋁合金攪拌摩擦焊接頭強度均可達到母材強度的90%以上，ZUI高可達 96.2% ； 4.在l500r/min以上,匹配高焊接速度時6063 -T5鋁合金攪拌摩擦焊接頭可以得到比較高的延伸率, ZUI髙可達母材的85. 3%。 因此,適當選擇焊接參數(shù)可以獲得優(yōu)ZHI的6063鋁合金攪拌摩擦焊接頭。

攪拌摩擦焊接技術相比于其他焊接技術有什么優(yōu)勢？首先，攪拌摩擦焊接技術是一種綠色環(huán)保的焊接技術，在焊接過程中不產(chǎn)生煙塵、不發(fā)光、無飛濺、能耗小。其次，攪拌摩擦焊接技術可以焊接其他焊接技術難以焊接的全系列牌號鋁合金，是鋁合金焊接的一種技術。再次，攪拌摩擦焊接技術是一種固相焊接技術，焊縫無需開坡口，焊接過程中產(chǎn)熱量小于母材熔點，在工裝夾具的輔助下，能有效控制被焊材料的熱變形；在正確的焊接參數(shù)區(qū)間內(nèi)，焊縫無熱裂紋、孔洞、夾渣、氣泡等缺陷，且通過攪拌工具（攪拌頭）的鍛壓，焊縫強度遠高于其他焊接技術所產(chǎn)生的焊縫。，攪拌摩擦焊接技術是以機床為載體來實現(xiàn)焊接的，自動化程度高，焊接效率高，產(chǎn)品焊后一致性好。有力支撐了新型武器裝備及工業(yè)發(fā)展。

汽車鋁合金的焊接性： 鋁及鋁合金材料長期暴露在空氣中，容易在金屬表面形成致密的氧化膜，雖然鋁的熔點比較低（600℃左右），但是表面氧化膜的熔點卻較高（2050℃），并且氧化膜的密度為純鋁密度的1.4倍，基于以上原因，鋁合金氧化膜的存在為此類材料的熔化焊接造成了很大的困難，為此，采用熔化焊，通常需要在焊前對鋁合金進行嚴格的氧化膜清理工作；但如果采用新型的攪拌摩擦焊技術，焊接過程中伴隨著攪拌頭的攪拌、擠壓、粉碎、彌散等連續(xù)的機械作用，可以自動鋁合金表面氧化膜，而不需要在焊前進行嚴格的清理工作。 鋁合金焊接中另外一個重要缺陷是氫氣孔，氫在液態(tài)鋁中的溶解度很高，而在固態(tài)鋁中的溶解度降低，采用熔焊方法焊接鋁及其合金，由于工件表面有油污或者不干燥，焊接時焊縫金屬中容易吸附大量的氫；當熔化焊縫冷卻時，那些來不及析出的氫氣就容易形成氫氣孔；如果采用攪拌摩擦焊來焊接鋁合金材料，基于攪拌摩擦焊技術本身固相焊接特點以及焊接過程中軸肩對焊縫金屬的頂鍛和自密封保護作用，焊接過程中焊縫不會吸附大量的氫，也不會在焊縫中形成氫氣孔缺陷。擠壓型材焊接是攪拌摩擦焊接技術應用的重要方面。揭陽攪拌摩擦焊設備的維護與保養(yǎng)

我們相信在不遠的未來，焊接厚度與速度將迎來新的突破?；葜菥G色技術攪拌摩擦焊

焊縫表面成形 不同熱輸入情況下，典型的焊縫表面成形如圖。a系數(shù)過大或者過小，焊縫表面成形都不好.這說明熱輸入過大或者過小都會影響焊縫成形，由于軸肩具有一定的下壓量，在焊接過 程中需要擠出一部分母材，如果被擠出的母材不能及時脫落而滯留在焊縫邊緣就形成了飛邊或毛刺w系數(shù)較小，導致焊縫金屬熱塑性不夠，流動性不足，前進側的材料不能充分流動到返回側，擠壓出的材料難以脫落而形成飛邊或毛刺，表面粗糙；若3系數(shù)較大，塑性金屬的流動性強，且體積明顯增大，而此時由于攪拌頭前進在其后方留下的瞬時空腔的體積較小，不足以容納全部的塑性金屬，使部分塑性金屬溢出形成R邊，從而導致焊縫內(nèi)部金屬缺失，形成孔洞，故3系數(shù)過大時，易形成表面粘連，甚至起皮由統(tǒng)計試馬僉數(shù)據(jù)可知，當a>700 mm/niin時，焊縫表面成形良好；當1.6Wo)W3.0,旋 轉速度<1 600 r/min時，焊縫表面無缺陷?；葜菥G色技術攪拌摩擦焊

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