先進(jìn)的攪拌摩擦焊技術(shù)
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摘要：本文簡要介紹了攪拌摩擦焊接技術(shù)的工藝原理以及它的技術(shù)優(yōu)勢和發(fā)展前景。攪拌摩擦焊是摩擦焊方法的新發(fā)展，是英國焊接研究所提出的專利技術(shù)。它可以對多種熔化焊接性差的有色金屬進(jìn)行可靠的連接，而且焊接工藝簡單。
關(guān)鍵詞：攪拌摩擦焊 技術(shù)優(yōu)勢 工業(yè)應(yīng)用 發(fā)展前景
摘要：本文簡要介紹了攪拌摩擦焊接技術(shù)的工藝原理以及它的技術(shù)優(yōu)勢和發(fā)展前景。攪拌摩擦焊是摩擦焊方法的新發(fā)展，是英國焊接研究所提出的專利技術(shù)。它可以對多種熔化焊接性差的有色金屬進(jìn)行可靠的連接，而且焊接工藝簡單。
關(guān)鍵詞：攪拌摩擦焊 技術(shù)優(yōu)勢 工業(yè)應(yīng)用 發(fā)展前景
1.緒論
攪拌摩擦焊是由英國焊接研究所(The Welding Institute，簡稱TWI)于1991年提出的一種固態(tài)連接方法[1-5],并于1993年和1995年在世界范圍內(nèi)的發(fā)達(dá)和發(fā)展中國家申請了知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)[1,2,6,7]。此技術(shù)原理簡單，且控制參數(shù)少、，易于自動(dòng)化，可將焊接過程中的人為因素降到最低。攪拌摩擦焊技術(shù)與傳統(tǒng)的熔焊相比，擁有很多優(yōu)點(diǎn)，因而使得它具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用前景和發(fā)展?jié)摿ΑＳ嘘P(guān)攪拌摩擦焊接頭的組織、力學(xué)性能(包括斷裂、疲勞、腐蝕性能)、無損檢測以及工藝參數(shù)對焊縫質(zhì)量的影響等的研究是推廣應(yīng)用攪拌摩擦焊的基礎(chǔ)，有關(guān)這些方面的研究是這個(gè)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
攪拌摩擦焊技術(shù)是世界焊接技術(shù)發(fā)展史上自發(fā)明到工業(yè)應(yīng)用時(shí)間跨度最短和發(fā)展最快的一項(xiàng)神奇的固相連接新技術(shù)[8]。截止2002年9月15日，世界范圍內(nèi)得到英國焊接研究所(TWI)攪拌摩擦焊專利技術(shù)許可的用戶己經(jīng)有78家，與攪拌摩擦焊技術(shù)相關(guān)的專利技術(shù)有551項(xiàng)[8,9,10,11]，用戶已覆蓋24個(gè)國家和地區(qū)。著名的B o e i n g、NASA、 BAE、 HONDA、 GE、HITACHI、MARTIN等公司購買了此項(xiàng)技術(shù)，并已大量的在航天、航空、車輛、造船等行業(yè)得到成功地應(yīng)用[10,12]。
2.攪拌摩擦焊原理及工藝
攪拌摩擦焊的焊接原理如圖l所示[13-30]。置于墊板上的對接工件通過夾具夾緊，以防止對接接頭在焊接過程中松開。一個(gè)帶有特型攪拌指頭的攪拌頭旋轉(zhuǎn)并緩慢的將攪拌指頭插入兩塊對接板材之間的焊縫處。一般來講，攪拌指頭的長度接近焊縫的深度。當(dāng)旋轉(zhuǎn)的攪拌指頭接觸工件表面時(shí)，與工件表面的快速摩擦產(chǎn)生的摩擦熱使接觸點(diǎn)材料的溫度升高，強(qiáng)度降低。攪拌指頭在外力作用下不斷頂鍛和擠壓接縫兩邊的材料，直至軸肩緊密接觸工件表面為止。這時(shí)，由旋轉(zhuǎn)軸肩和攪拌指頭產(chǎn)生的摩擦熱在軸肩下面和攪拌指頭周圍形成大量的塑化層。當(dāng)工件相對攪拌指頭移動(dòng)或攪拌指頭相對工件移動(dòng)時(shí)，在攪拌指頭側(cè)面和旋轉(zhuǎn)方向上產(chǎn)生的機(jī)械攪拌和頂鍛作用下，攪拌指頭的前表面把塑化的材料移送到攪拌指頭后表面。在攪拌指頭沿著接縫前進(jìn)時(shí)，攪拌焊頭前頭的對接接頭表面被摩擦加熱至超塑性狀態(tài)。攪拌指頭和軸肩磨擦接縫，破碎氧化膜，攪拌和重組攪拌指頭后方的磨碎材料。攪拌指頭后方的材料冷卻后就形成焊縫，可見此焊縫是在熱——機(jī)聯(lián)合作用下形成的固態(tài)焊縫。這種方法可以看作是一種自鎖孔連接技術(shù)，在焊接過程中，攪拌指頭所在處形成小孔，小孔在隨后的焊接過程中又被填滿,應(yīng)該指出，攪拌摩擦焊縫結(jié)束時(shí)在終端留下個(gè)匙孔。通常這個(gè)匙孔可以切除掉，也可以用其它焊接方法封焊住[8,27]。在焊接過程中主要的產(chǎn)熱體是攪拌指頭和軸肩。在焊接薄板時(shí)，軸肩和工件的摩擦是主要的熱量來源[13]。
圖1：攪拌摩擦焊原理圖
攪拌摩擦焊焊接工藝參數(shù)主要有：攪拌指頭的焊接速度、攪拌指頭的旋轉(zhuǎn)速度以及壓緊力。這些參數(shù)決定了焊接過程中攪拌指頭周圍產(chǎn)生的熱量，并且直接影響到焊縫的組織和性能。
3.攪拌摩擦焊技術(shù)優(yōu)勢
攪拌摩擦焊除了具有普通摩擦焊技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)外，還可以進(jìn)行多種接頭形式和不同焊接位置的連接。如圖2所示。 ...
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