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攪拌摩擦焊適用范圍-科鼎數控
返回列表 作者:科鼎數控 編輯: 來源: 發布日期: 2021.09.25 瀏覽量:0

        攪拌摩擦焊方法與常規摩擦焊一樣。攪拌摩擦焊也是利用摩擦熱與塑性變形熱作為焊接熱源。不同之處在于攪拌摩擦焊 焊接過程是由一個圓柱體或其他形狀(如帶螺紋圓柱體)的攪拌針(welding pin)伸入工件的接縫處,通過焊頭的高速旋轉,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。同時對材料進行攪拌摩擦來完成焊接的。焊接過程如圖所示。在焊接過程中工件要剛性固定在背墊上,焊頭邊高速旋轉,邊沿工件的接縫與工件相對移動。焊頭的突出段伸進材料內部進行摩擦和攪拌,焊頭的肩部與工件表面摩擦生熱,并用于防止塑性狀態材料的溢出,同時可以起到清除表面氧化膜的作用。

攪拌摩擦焊適用范圍

攪拌摩擦焊適用范圍


       在焊接過程中,攪拌針在旋轉的同時伸入工件的接縫中,旋轉攪拌頭(主要是軸肩)與工件之間的摩擦熱,使焊頭前面的材料發生強烈塑性變形,然后隨著焊頭的移動,高度塑性變形的材料逐漸沉積在攪拌頭的背后,從而形成攪拌摩擦焊焊縫。攪拌摩擦焊對設備的要求并不高,最基本的要求是焊頭的旋轉運動和工件的相對運動,即使一臺銑床也可簡單地達到小型平板對接焊的要求。但焊接設備及夾具的剛性是極端重要的。攪拌頭一般采用工具鋼制成,焊頭的長度一般比要求焊接的深度稍短。應該指出,攪拌摩擦焊縫結束時在終端留下個匙孔。通常這個匙孔可以切除掉,也可以用其它焊接方法封焊住。針對匙孔問題,已有伸縮式攪拌頭研發成功,焊后不會留下焊接匙孔。

       焊核區材料經受的嚴重變形和摩擦熱,由晶粒尺寸為1-15μm不等的細小等軸再結晶組織組成。再結晶組織的內部為低密度的位錯,但也有發現再結晶組織的內部卻有高密度的亞晶界、亞晶和位錯。在鋁合金和其他有些的合金中焊核區可以觀察到類似“洋蔥環”結構。

       在母材和焊核區之間是攪拌摩擦焊特有的熱力影響區。熱力影響區的特征是存在高度變形的結構。焊核區周圍母材晶粒被拉長變形,盡管熱力影響區也經歷了塑性變形,卻由于沒有足夠大的應力,不發生再結晶。在熱力影響區也有強化相的溶解、粗化,這取決與熱力影響區經歷的熱循環強度。熱力影響區晶粒通常由高密度的亞晶界組成。

       熱影響區只受熱的影響,保持與母材相同晶粒結構,但是受溫度的影響,晶粒的尺寸有明顯的長大和強化相的粗化,熱影響區所經歷的溫度對其所包含的亞晶影響較小。

攪拌摩擦焊的優缺點

由于攪拌摩擦焊過程中熱輸入相對于熔焊過程較小,接頭部位不存在金屬的熔化,是一種固態焊接過程,在合金中保持母材的冶金性能,可以焊接金屬基復合材料、快速凝固材料等采用熔焊會有不良反應的材料。

其主要優點如下:

(1)焊接接頭熱影響區顯微組織變化小.殘余應力比較低,焊接工件不易變形。

(2)能一次完成較長焊縫、大截面、不同位置的焊接接頭高。

(3)操作過程方便實現機械化、自動化,設備簡單,能耗低,功效高,對作業環境要求低。

(4)無需添加焊絲,焊鋁合金時不需焊前除氧化膜,不需要保護氣體,成本低。

(5)可焊熱裂紋敏感的材料,適合異種材料焊接。

(6)焊接過程安全、無污染、無煙塵、無輻射等。

攪拌摩擦焊適用范圍-科鼎數控


攪拌摩擦焊的應用

       攪拌摩擦焊主要是用在熔化溫度較低的有色金屬,如Al、cu等合金。這和攪拌頭的材料選擇及攪拌頭的工作壽命有關。當然,這也和有色金屬熔化焊接相對困難有關,迫使人們在有色金屬焊接時尋找非熔化的焊接方法。對于延性好、容易發生塑性變形的黑色材料,經輔助加熱或利用其超塑性,也有可能實現攪拌摩擦焊,但這就要看熔化焊和攪拌摩擦焊哪個技術經濟指標更合理來決定。

       攪拌摩擦焊在有色金屬的連接中已獲得成功的應用,但由于焊接方法特點的限制,僅限于結構簡單的構件,如平直的結構或圓筒形結構的焊接,而且在焊接過程中工件要有良好的支撐或村墊。原則上,攪拌摩擦焊可進行多種位置焊接,如平焊,立焊,仰焊和俯焊;可完成多種形式的焊接接頭,如對接、角接和搭接接頭,甚至厚度變化的結構和多層材料的連接,也可進行異種金屬材料的焊接。

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