中山攪拌摩擦焊焊機(jī)

飛機(jī)機(jī)翼結(jié)構(gòu)的攪拌摩擦焊應(yīng)用研究 英國宇航空中客車公司（BAA）主要負(fù)責(zé)空客系列飛機(jī)機(jī)翼的設(shè)計和裝配。機(jī)翼設(shè)計的空氣動力性能以及結(jié)構(gòu)的商業(yè)效率基本上歸功于操作費(fèi)用的降低。集成設(shè)計中基本費(fèi)用的節(jié)省和直接操作費(fèi)用的降低取決于設(shè)計技術(shù)先進(jìn)性和Z佳材料、工藝和制造方法的應(yīng)用°。通過恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計和正確的應(yīng)用，攪拌摩擦焊可以是Z佳的焊接技術(shù)，以期在降造成本方面勝過現(xiàn)有的設(shè)計和制造途徑。 結(jié)構(gòu)安全和可靠性是飛機(jī)設(shè)計、制造和維修等都關(guān)心的主題。所以需要無數(shù)的結(jié)構(gòu)試驗來證明機(jī)翼結(jié)構(gòu)中的設(shè)計、材料和制造方法的有效性。在研究中得到的所有試驗結(jié)果對攪拌摩擦焊租螺栓以及鉚接連接進(jìn)行了比較。 基于成本降低、重量減少以及優(yōu)越的接頭性能等方面的諸多優(yōu)點(diǎn)，攪拌摩擦焊在飛機(jī)制造工業(yè)中的應(yīng)用將具有巨大的潛在性。 攪拌摩擦焊技術(shù)的出現(xiàn)，為飛機(jī)的設(shè)計及制造提供了新的方法和途徑。為實現(xiàn)傳統(tǒng)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級和綠色制造起到示范作用。中山攪拌摩擦焊焊機(jī)

攪拌摩擦焊是一種連續(xù)的、純機(jī)械的新型固相連接技術(shù)，攪拌摩擦焊工作原理圖如圖1所示4°，其中攪拌頭主要由軸肩和攪拌針組成，根據(jù)待焊工件的材料、厚度和結(jié)構(gòu)等焊接時需要選用不同形式的軸肩和攪拌針，攪拌針長度一般略小于被焊接工件的厚度。 攪拌摩擦焊焊接過程中，攪拌針通過攪拌、摩擦使焊縫金屬材料熱塑化、熱塑化材料在攪拌頭的旋轉(zhuǎn)摩擦作用下由攪拌針的前部向后部轉(zhuǎn)移過渡，過渡后的熱塑化金屬在攪拌軸肩的作用下受到了擠壓和鍛造，終得到了由精細(xì)的鍛造組織構(gòu)成的焊縫接頭，由于整個焊接過程中被焊接金屬材料沒有經(jīng)過“熔化-凝固”過程，所以得到的是優(yōu)異的固相接頭連接。 攪拌摩擦焊縫組織不存在熱裂紋、液化裂紋、氫氣孔等在熔化焊接工藝中經(jīng)常存在的焊接缺陷；焊接接頭可以采用對接、搭接或丁字接頭等多種形式；接頭強(qiáng)度可以達(dá)到或接近母材強(qiáng)度、對于2000和6000系列鋁合金，通過焊后時效處理可以提高接頭強(qiáng)度，6082-T4鋁合金母材、攪拌摩擦焊接頭以及時效處理后的攪拌摩擦焊接頭性能比較見表151。不經(jīng)過時效處理的攪拌摩擦焊接頭已經(jīng)接近母材強(qiáng)度；時效處理以后，接頭強(qiáng)度提高，并遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過母材強(qiáng)度。廣州正規(guī)攪拌摩擦焊使中國軌道列車產(chǎn)品的焊接技術(shù)達(dá)到了國際先進(jìn)水平。

通過對6063鋁合金攪拌摩擦焊接頭的沖擊斷裂行為進(jìn)行研究，并結(jié)合微觀組織等進(jìn)行對比分析，經(jīng)試驗發(fā)現(xiàn)： (1)攪拌摩擦焊接頭貝有與母材相近的沖擊斷裂性能，并旦可以通過改善熱影響區(qū)的沖擊斷裂性能進(jìn)一步提高接頭整體性能。 (2)6063 -T651鋁合金攪拌摩擦焊接頭的沖擊斷口中有剪切唇和纖維區(qū)，而沒有放射區(qū)，因此6063 -T651鋁合金攪拌摩擦焊接頭的沖擊斷裂性能比較好。 (3)攪拌摩擦焊接有助于接頭金屬的晶粒細(xì)化以及強(qiáng)化相的彌散分布，因此改善了接頭的塑性變形能力并提高了接頭的沖擊斷裂性能。

攪拌摩擦焊技術(shù)在電力行業(yè)的應(yīng)用：目前國內(nèi)電力行業(yè)電力傳輸用的交、直流功率轉(zhuǎn)換熱沉器（圖1a）所示），前期為ABB進(jìn)口產(chǎn)品、目前國家根據(jù)電力發(fā)展需要將其國產(chǎn)化。該熱沉器產(chǎn)品材料為6063鋁合金材料、ABB公司的產(chǎn)品工藝要求必須用攪拌摩擦焊接，而且目前所有焊接技術(shù)（TIG、電子束、激光）都無法焊接、攪拌摩擦焊接工藝占到產(chǎn)品總加工量的四分之一。要實現(xiàn)該產(chǎn)品的國產(chǎn)化，必須采用攪拌摩擦焊工藝。經(jīng)過2003年的努力，通過調(diào)整合適的焊撥壓人量，解決了焊接中的隧道缺陷問題，該熱沉器產(chǎn)品已經(jīng)在中國攪拌摩擦焊中心實驗室開發(fā)成功，并且已生產(chǎn)出合格產(chǎn)品樣件，該樣件經(jīng)過廠家的檢驗，在2.5MPa壓力下持續(xù)7個小時不泄量（設(shè)計檢驗指標(biāo)∶1.5MPa壓力下持續(xù)15分鐘不泄漏），產(chǎn)品質(zhì)量和性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過廠家設(shè)計和檢驗指標(biāo)。 以提高產(chǎn)品的FSW質(zhì)量為出發(fā)點(diǎn)，中心還就產(chǎn)品的焊前準(zhǔn)備、焊接操作規(guī)程、FSW生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品靜壓檢測以及無損檢測等方面進(jìn)行了再開發(fā)和研究，日前已具備較為成熟的全套生產(chǎn)與檢驗工藝標(biāo)準(zhǔn)。從J工技術(shù)快速轉(zhuǎn)換為民用技術(shù)，造福中國更多制造工業(yè)。

攪拌摩擦焊是一項區(qū)別于熔化焊和機(jī)械連接的新型焊接技術(shù)；對攪拌摩擦焊的工藝頭、工藝參數(shù)、工藝過程以及異種倡合金材料（2024/7075）攪拌摩擦焊接頭的靜態(tài)強(qiáng)度和疲勞性能作了進(jìn)一步的驗證和試驗，從而使攪拌摩擦焊在飛機(jī)機(jī)翼設(shè)計和制造上的方法有效性和優(yōu)越性得到了充分認(rèn)識，于是開展了這個攪拌摩擦焊研究項目，以實現(xiàn)這項技術(shù)在未來空客項目中的應(yīng)用。研究內(nèi)容包括攪拌摩擦焊在飛機(jī)翼盒結(jié)構(gòu)中的可能設(shè)計應(yīng)用、飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計原則的更新和改變、新型飛機(jī)結(jié)構(gòu)的認(rèn)證以及在役飛機(jī)檢測修理等。其研究宗旨是，利用攪拌摩擦焊技術(shù)以期得到比現(xiàn)有飛機(jī)翼盒結(jié)構(gòu)的設(shè)計、制造途徑更好的安全、成本和性能上的優(yōu)越性。 BAA公司在飛機(jī)翼結(jié)構(gòu)的攪拌摩擦焊應(yīng)用方面進(jìn)行了飛機(jī)機(jī)翼設(shè)計中必須的多種制造原理的評價。攪拌摩擦焊在商用飛機(jī)上的應(yīng)用將取決于這種多角度制造方法的成功集成。未來輕量化是趨勢攪拌摩擦焊解決輕合金焊接技術(shù)難題！廣東攪拌摩擦焊攪拌針

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試驗采用Al-Mg系列5A06鋁合金制備對接接頭試樣，該鋁合金具有較高的強(qiáng)度和較好的焊接性。 對MIG焊和FSW試樣，首先用兩塊大平板對接施焊，然后用線切割將對接板件切割為具體試樣。 試驗表明，MIG焊試樣我勞斷裂發(fā)生在焊縫中心的試樣，其疲勞裂紋萌生在氣孔缺陷部位。其它試樣盡管存在一定氣孔缺陷，但由于其應(yīng)力集中相對較低，對疲勞行為影響不明顯，而焊趾部位和在此處的微缺陷是導(dǎo)致疲勞斷裂的主要因素。 另外，雖然采用局部點(diǎn)固和雙面對稱焊接措施控制焊接變形，但所有試樣均出現(xiàn)了3.1°~4.8°的角變形。在疲勞拉伸載荷作用下，焊接角變形將產(chǎn)生附加的彎矩作用，并增加焊趾局部的應(yīng)力集中，從而進(jìn)一步降低MIG焊接接頭疲勞強(qiáng)度。 對焊態(tài)FSW對接接頭，在攪拌摩擦焊接過程中，攪拌工具肩部要與被焊試板緊密壓在一起，工具肩部的攪拌頭插入板件對接線處，為保證工具肩部與工件的緊密結(jié)合，攪拌頭的長度應(yīng)稍小于焊接板的厚度。 攪拌摩擦焊試樣的疲勞強(qiáng)度明顯高于MIG焊試樣的疲勞強(qiáng)度，F(xiàn)SW的S-N曲線比MIG焊的變化更為平緩。中山攪拌摩擦焊焊機(jī)

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