从目前的实际应用来看,搅拌摩擦焊技术具有许多优点。波音公司的应用表面,搅拌摩擦焊技术能够有效提高焊接接头强度、缩短生产周期、节约制造费用并减少焊接缺陷。比如搅拌摩擦焊技术在Ddlta Ⅳ型火箭中心助推器上的应用使焊接接头强度增加了30%-50%;制造周期降低了大约80%,由原来的23天减少为6天;通过改进接头设计,Ddlta Ⅳ和Ddlta Ⅱ的制造费用节省了60%;截止2002年4月,波音公司已经用搅拌摩擦焊技术为Ddlta Ⅱ型火箭生产了2100m长的无缺陷焊缝。在日立公司的应用表面,采用搅拌摩擦焊技术焊接铝合金列出壁板结构,可以获得较小的变形量(为MIG结构的1/12)、较高的冲击韧性(约为母材的1.7倍,是MIG接头的2.4倍)。 由于以上种种优点,搅拌摩擦焊技术不被用于火箭和高速列出的制造,在飞机、装甲运兵车、汽车以及船舶等领域同样得到了不同程度的应用。技术解决了铝合金加工制造过程中的连接技术瓶颈。深圳台式搅拌摩擦焊设备
通过对6063铝合金搅拌摩擦焊接头的冲击断裂行为进行研究,并结合微观组织等进行对比分析,经试验发现: (1)搅拌摩擦焊接头貝有与母材相近的冲击断裂性能,并旦可以通过改善热影响区的冲击断裂性能进一步提高接头整体性能。 (2)6063 -T651铝合金搅拌摩擦焊接头的冲击断口中有剪切唇和纤维区,而没有放射区,因此6063 -T651铝合金搅拌摩擦焊接头的冲击断裂性能比较好。 (3)搅拌摩擦焊接有助于接头金属的晶粒細化以及强化相的弥散分布,因此改善了接头的塑性变形能力并提高了接头的冲击断裂性能。深圳台式搅拌摩擦焊设备为中国汽车轻量化产业作出了重要的贡献。
在电力、电子行业中、为解决大功率器件发热烧毁或过热导致性能不稳定等问题,常常需要使用辅助的散热器为器件降温。在需要对工作温度进行严格控制的场合,大概每个功率在50W以上的元器件至少使用1~2个铝散热器、因此、散热器在电子产品上的应用非常大。如某研究所开发的650KW大功率斩波器上的1GBT大功率开关元器件必须就安装在水冷散热器上才能正常工作。而水冷散热器在使用中,其密封与否、散热效率的高低将直接影响大功率开关元件的正常运行,同时这也是整个装置正常运作的关键。 传统的散热器较多采用铜、铝及其合金制造,连接工艺一般采用钎焊,部分采用熔焊。目前,从经济性、轻量化方面考虑、用铝材代替传统的铜材制造散热器是非常理想的。但是,与铜相比、铝更加不易钎焊,由于其较大的线膨胀系数,熔焊就更加困难。 对于散热器这样大而复杂的铝部件,焊接成为加工制造中Z难的一道工序。 搅拌摩擦焊技术属于固态焊接技术,具有优异的接头强度,对传统焊接方法难焊和不能焊接的铝、铜、镁等有色合金有很好的适应性。该技术非常适用于铝或铜质散热器的焊接。
汽车铝合金的焊接性: 铝及铝合金材料长期暴露在空气中,容易在金属表面形成致密的氧化膜,虽然铝的熔点比较低(600℃左右),但是表面氧化膜的熔点却较高(2050℃),并且氧化膜的密度为纯铝密度的1.4倍,基于以上原因,铝合金氧化膜的存在为此类材料的熔化焊接造成了很大的困难,为此,采用熔化焊,通常需要在焊前对铝合金进行严格的氧化膜清理工作;但如果采用新型的搅拌摩擦焊技术,焊接过程中伴随着搅拌头的搅拌、挤压、粉碎、弥散等连续的机械作用,可以自动铝合金表面氧化膜,而不需要在焊前进行严格的清理工作。 铝合金焊接中另外一个重要缺陷是氢气孔,氢在液态铝中的溶解度很高,而在固态铝中的溶解度降低,采用熔焊方法焊接铝及其合金,由于工件表面有油污或者不干燥,焊接时焊缝金属中容易吸附大量的氢;当熔化焊缝冷却时,那些来不及析出的氢气就容易形成氢气孔;如果采用搅拌摩擦焊来焊接铝合金材料,基于搅拌摩擦焊技术本身固相焊接特点以及焊接过程中轴肩对焊缝金属的顶锻和自密封保护作用,焊接过程中焊缝不会吸附大量的氢,也不会在焊缝中形成氢气孔缺陷。团队体现出来的高效和专业精神都给客户留下了深刻的印象。
汽车车圈的搅拌摩擦焊制造: 挪威发明了一种采用搅拌摩擦焊技术制造汽车车圈的新技术,并被Fym公司成功用于剪服零件的制造,为将铸造或锻造的中心零件与锻铝制造的辐条焊接起来,该公司设计了2种接头形式对接接头和搭接接头,每个轮子含有2条平行的搅拌摩擦焊缝,并将中心零件设计为分支形式,以获得良好的载荷传递性能并减轻重量。 澳大利亚的西蒙斯公司利用搅拌摩擦焊发明了一种制造轧制的6061-0车轮辐条的新技术。首先制造一个预成型圆柱件,把它切成单个辐条形式,然后采用FSW技术焊成所需要的牺条形状,后按T6状态对其进行热处理。 制造轻合金车轮辐条,密歇根的Hayes Lemmer认为应在采用FSW技术焊接前,将焊缝根部区域的端面设计为斜面,以获得完全穿透的焊缝11。另外,平面端部可以做成一些特殊的形状,以利于FSW焊接中轴肩与工件接触,FSW焊接后,可以有意地对这些轻合金车轮辐条做一些旋转和轧制操作、以获得等厚度的辐条。向着国内外具备影响力的搅拌摩擦焊装备供应商迈步。深圳台式搅拌摩擦焊设备
广泛应用于铝合金金属材料焊接需求的工业企业。深圳台式搅拌摩擦焊设备
波音公司对多种搅拌摩擦焊接头进行了研究。薄板对接接头是航空领域使用Z普遍的一种连接方式. 这种搅拌摩擦焊接头容易制造,其实用性已经被证明。但是搭接接头的搅拌摩擦焊由于中间横向界面的存在,相对比较困难,材料的清洗,接头的外形以及上层零件的厚度减少等都需要研究。由于搅拌头肩台的存在,飞机肋条需要变为T形以承受焊接压力,焊后由于T形接头焊核两边存在缺口,由此引起的应力集中会减少接头的寿命。 T形接头的两侧存在缺口(图4°)的原因是T形搭接无法实现搅拌头和底部支撑材料的等宽度焊接. 底部材料必须作为搅拌塑化材料的容器实现焊接。缺口的存在通常会引起严重应力集中,从而减少结构件的疲劳寿命;但对T形接头以及扩展蒙皮的“蝴蝶”高周试验却很有趣,通过试验观察,疲劳失效很少发生在缺口的尾段,相反却多发生在悬臂筋条末端的未焊接蒙皮上。波音公司目前致力于搅拌摩擦焊研究和应用,其中主要研究薄板对接接头、厚板对接接头、薄板T形接头在航宇工业中的应用。深圳台式搅拌摩擦焊设备
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