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閱讀：53發(fā)布時(shí)間：2024-11-12
什么是攪拌摩擦焊技術(shù)
摩擦焊接工藝為固態(tài)焊接，焊縫熱影響區(qū)相對較、窄，晶粒細(xì)小，焊縫質(zhì)量較易控制，制造成本相對較低。半軸以焊代鍛，以摩擦焊代替 CO2 氣體保護(hù)焊，可降低成本。傳動軸、萬向節(jié)叉等零件均為 CO2 氣體保護(hù)焊，生產(chǎn)效率相對較低，若采用摩擦焊工藝，無需填充任何輔助材料，并有利于作業(yè)環(huán)境的改善，減少污染。
據(jù)不統(tǒng)計(jì)，美國、德國、日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國家的一些汽車制造公司，已有百余種汽車零部件采用了摩擦焊技術(shù)。在國內(nèi)，中國重汽已實(shí)現(xiàn)鑄鋼橋殼和軸頭的摩擦焊接。摩擦焊技術(shù)在國內(nèi)推廣應(yīng)用，勢在必行。今后 5 ～ 10 年要加大力度開發(fā)一些新的摩擦焊方法（相位摩擦焊、線性摩擦焊、徑向摩擦焊和攪拌摩擦焊），逐步完善并擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。
近年來，為了適應(yīng)新材料與新結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，國內(nèi)外在摩擦焊接及相關(guān)技術(shù)方面取得了重要進(jìn)展，其中以線性摩擦焊（ Linear Friction Welding ）、摩擦堆焊（ Consumable Rod Frictionsurfacing ）、攪拌摩擦焊（ Friction Stir Welding ）、摩擦塞焊（ Friction Plug Welding ）等被稱為是 “科學(xué)摩擦（ Science Friction ）的摩擦焊接技術(shù)代表性。這些新穎的摩擦焊接技術(shù)不僅拓展了摩擦焊的應(yīng)用范圍，而且提高了焊接部件的整體性能和可靠性，使那些難焊或不能焊的材料也能獲得高質(zhì)量的焊縫。研究摩擦焊接技術(shù)具有重大的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。
攪拌摩擦焊是英國焊接研究所 TWI （ The Welding Institute ）于 1991 年開發(fā)的焊接技術(shù)。與常規(guī)摩擦焊一樣，攪拌摩擦焊也是利用摩擦熱作為焊接熱源。不同之處在于，攪拌摩擦焊焊接過程是由一個(gè)圓柱體形狀的焊頭伸入工件的接縫處，通過焊頭的高速旋轉(zhuǎn)，使其與焊接工件材料摩擦，從而使連接部位的材料溫度升高軟化，同時(shí)對材料進(jìn)行攪拌摩擦來完成焊接的。
攪拌摩擦焊是針對焊接性較差的鋁合金開發(fā)的一種新型固相焊接工藝，特別適合板材的焊接，近年來引起國內(nèi)外的重視，該技術(shù)的焊接質(zhì)量好，生產(chǎn)率高，板材不用開坡口，可一次焊成，已成功地應(yīng)用于鋁、銅等合金板材的焊接。因其具有節(jié)能、清潔、質(zhì)量高、設(shè)備簡單等諸多優(yōu)點(diǎn)，正擴(kuò)大在汽車上的應(yīng)用。隨著中國攪拌摩擦焊中心的成立，更多的中國企業(yè)將會越來越多地從這一革命性的技術(shù)中受益。
攪拌摩擦焊技術(shù)特點(diǎn)
攪拌摩擦焊是一種固相連接工藝，同熔焊相比，攪拌摩擦焊焊接鋁合金有幾個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)：焊接中厚板時(shí)，焊前不需要開Ｖ形或Ｕ形上坡口，也不需進(jìn)行復(fù)雜的焊前準(zhǔn)備；焊后試件的變形和內(nèi)應(yīng)力特別小；焊接過程中沒有輻射、飛濺及危害氣體產(chǎn)生；焊接接頭性能優(yōu)良，焊縫中無裂紋、氣孔及收縮等缺陷，可實(shí)現(xiàn)焊接。攪拌摩擦焊的優(yōu)點(diǎn)是：可焊接那些不推薦用熔焊焊接的高強(qiáng)鋁合金。
通過人們的不斷努力，攪拌摩擦焊的局限性在不斷減少，但還存在一些不足的地方，如：其焊速比熔焊慢；焊接時(shí)焊件必須夾緊，還需要墊板；焊后焊縫上留有鎖眼；攪拌頭磨損很快。目前，由于攪拌頭特形受指棒材料所限，攪拌摩擦焊僅用于鋁合金產(chǎn)品的連接。據(jù)報(bào)道，英國焊接研究所正在開展鈦合金攪拌摩擦焊的工藝研究。目前，攪拌摩擦焊的研究和應(yīng)用主要還是鋁合金、鋼材等高熔點(diǎn)材料。美國 MEGASTIR 公司研制了配備強(qiáng)制冷卻裝置的多晶立方氮化硼 PCBN 攪拌頭，與美國能源部合作開發(fā)鋼管攪拌摩擦焊口，且于 2003 年將該系統(tǒng)用于野外鋼合金天然氣管道的連接。
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