1攪拌摩擦焊的工作原理及特點(diǎn)

   攪拌摩擦焊接時(shí)，攪拌頭一邊高速旋轉(zhuǎn)，一邊沿著焊接方向前進(jìn)，焊接過(guò)程中，攪拌頭軸肩與被焊工件表面摩擦產(chǎn)生熱量使工件達(dá)到塑性狀態(tài)，塑性狀態(tài)的金屬在攪拌頭旋轉(zhuǎn)壓力的擠壓作用下，沿?cái)嚢栳槒那斑M(jìn)側(cè)被攪拌到后退側(cè)，隨著攪拌頭的移動(dòng)，高度塑性變形的金屬流向攪拌頭的后部，冷卻后形成焊縫。在實(shí)際工作中，攪拌摩擦焊的焊核由于受到攪拌頭的高速旋轉(zhuǎn)擠壓作用，該區(qū)原始的組織晶粒被攪拌破碎，同時(shí)在軸肩與母材摩擦產(chǎn)生的熱作用下，發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)品，由母材軋制狀組織變?yōu)榧?xì)小的等軸晶。

   熱機(jī)械影響區(qū)在攪拌頭的高速旋轉(zhuǎn)作用下發(fā)生明顯塑性變形，受到的摩擦熱低于焊核，不足以使組織發(fā)生再結(jié)晶，因此只發(fā)生部分長(zhǎng)大。熱影響區(qū)在熱循環(huán)作用下，組織晶粒發(fā)生一次長(zhǎng)大，該區(qū)組織明顯粗化，甚至比母材還粗大。焊接時(shí)攪拌頭緩慢插入母材中，摩擦頭的軸肩與板材的表面緊密接觸并壓入一定深度。焊接時(shí)摩擦頭高速旋轉(zhuǎn)并沿待焊板材的接縫向前運(yùn)動(dòng)。摩擦頭的軸肩、攪拌針與試件摩擦生熱，產(chǎn)生的摩擦熱使攪拌針周金屬處干熱朔性狀態(tài)。

   在摩擦攪拌過(guò)程中軸肩一方面提供了大部分的摩擦熱，吳一方面軸肩的下壓作用防止了塑性狀態(tài)金屬的溢出，攪拌針前方塑性狀態(tài)下的金屬在摩擦頭的驅(qū)動(dòng)下向后方流動(dòng)。在攪拌頭的摩擦攪拌作用下，攪拌針周圍的材料形成朔性層，從而形成了攪拌摩擦焊焊縫，使待焊件焊為一個(gè)整體。同時(shí)，因?yàn)閿嚢枘Σ梁负附訙囟仍阡X合金熔點(diǎn)以下，使其與普通熔化焊有不同的本質(zhì)，相應(yīng)地帶來(lái)了一系列優(yōu)點(diǎn) :

      (1)多種材料混合焊。攪拌摩擦焊作為一種固相連接方法，幾乎能夠焊接所有的鋁合金材料，包括那些難于用熔化焊方法連接的高強(qiáng)鋁合金材料，隨著攪拌摩擦焊焊接工具的開(kāi)發(fā)和焊接技術(shù)的發(fā)展，攪拌摩擦焊技術(shù)己能夠焊接其它有魚(yú)金屬，如鉛、鋅、鎂及鎂合金、銅及銷合金、欽合金，甚至能夠用于焊接不銹鋼、低碳鋼等黑色金屬。

    (2)不受接頭形式的限制。攪拌摩擦焊可以進(jìn)行多種接頭形式的焊接，如對(duì)接接頭、搭接接頭、角接接頭及T形接頭等。攪拌摩擦焊也適用干環(huán)形、圓形、非線性和立體焊縫。由于重力對(duì)這種固相焊接方法沒(méi)有影響，攪拌摩擦焊可以用于全位置焊接，如橫焊、立焊、仰焊、環(huán)形軌道自動(dòng)焊等。攪拌摩擦焊已經(jīng)成功地焊接了星際 (宇宙)飛行器鋁合金燃料箱的縱向?qū)雍缚p和環(huán)形搭接焊縫。

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