攪拌摩擦焊工裝

在電力、電子行業(yè)中、為解決大功率器件發(fā)熱燒毀或過熱導(dǎo)致性能不穩(wěn)定等問題，常常需要使用輔助的散熱器為器件降溫。在需要對工作溫度進(jìn)行嚴(yán)格控制的場合，大概每個功率在50W以上的元器件至少使用1～2個鋁散熱器、因此、散熱器在電子產(chǎn)品上的應(yīng)用非常大。如某研究所開發(fā)的650KW大功率斬波器上的1GBT大功率開關(guān)元器件必須就安裝在水冷散熱器上才能正常工作。而水冷散熱器在使用中，其密封與否、散熱效率的高低將直接影響大功率開關(guān)元件的正常運行，同時這也是整個裝置正常運作的關(guān)鍵。 傳統(tǒng)的散熱器較多采用銅、鋁及其合金制造，連接工藝一般采用釬焊，部分采用熔焊。目前，從經(jīng)濟(jì)性、輕量化方面考慮、用鋁材代替?zhèn)鹘y(tǒng)的銅材制造散熱器是非常理想的。但是，與銅相比、鋁更加不易釬焊，由于其較大的線膨脹系數(shù)，熔焊就更加困難。 對于散熱器這樣大而復(fù)雜的鋁部件，焊接成為加工制造中Z難的一道工序。 攪拌摩擦焊技術(shù)屬于固態(tài)焊接技術(shù)，具有優(yōu)異的接頭強度，對傳統(tǒng)焊接方法難焊和不能焊接的鋁、銅、鎂等有色合金有很好的適應(yīng)性。該技術(shù)非常適用于鋁或銅質(zhì)散熱器的焊接。率先開發(fā)了大厚度攪拌摩擦焊接裝備及焊接工藝。攪拌摩擦焊工裝

法國EADS合作研究中心（簡稱EADS CRCF）目前致力于鋁合金焊接技術(shù)的發(fā)展，用來提高低成本高性能輕型飛機(jī)結(jié)構(gòu)的制造能力，其中空中客車飛機(jī)的中心翼盒的制造研究便是其中涉及到的零件之一、如圖5所示。此項目的主要研究內(nèi)容是利用對接焊的擠壓型材來代替 傳統(tǒng)的鉚接制造方法，以期在飛機(jī)中心翼盒的制造中達(dá)到減少重量和降低成本的目的。 圖5 飛機(jī)中心翼盒的攪拌摩擦焊 對于此研究項目、得到固相連接接頭的攪拌摩擦焊應(yīng)該是Z佳的選擇。因為一方面攪拌摩擦焊實現(xiàn)過程簡單、工藝再現(xiàn)性好、焊接變形小，接頭的機(jī)械性能優(yōu)良，而且?guī)缀鯖]有焊接缺陷；另一方面飛機(jī)中心翼盒使用的材料是很難用熔焊焊接的7000系列鋁合金，結(jié)構(gòu)中需要長的線性焊縫并要求盡可能小的焊接應(yīng)力和變形。所以、EADS中心針對攪拌摩擦焊技術(shù)采取了如下步驟進(jìn)行研究∶（1）證明厚度為10mm的7000系列擠壓鋁合金型材攪拌摩擦焊的可行性，開發(fā)合適的焊接工藝方法；（2）在ESAB公司生產(chǎn)的半自動焊接設(shè)備上研究攪拌摩擦焊工藝方法的再現(xiàn)性和進(jìn)一步改進(jìn)與提高；（3）制作1500mm長的攪拌摩擦焊試驗件；銅鋁攪拌摩擦焊是革M性的焊接技術(shù)，綠色環(huán)保自動化機(jī)械焊接。

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；接頭強度可以達(dá)到或接近母材強度、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)接近母材強度；時效處理以后，接頭強度提高，并遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過母材強度。

攪拌摩擦焊接技術(shù)與摩擦焊接技術(shù)有什么區(qū)別？攪拌摩擦焊接技術(shù)與摩擦焊接技術(shù)的區(qū)別主要在于焊接過程是否有第三方工具參與。攪拌摩擦焊接技術(shù)是由機(jī)床驅(qū)動攪拌頭旋轉(zhuǎn)并扎入兩個被焊材料接縫后向前移動完成焊接的；摩擦焊接技術(shù)是由機(jī)床驅(qū)動兩個被焊材料相互旋轉(zhuǎn)、線性摩擦、震動摩擦完成焊接的。攪拌摩擦焊接技術(shù)主要用于平面一維、平面二維、曲面三維焊縫的焊接；摩擦焊接技術(shù)主要用于圓柱棒材旋轉(zhuǎn)摩擦焊接、厚板材料的線性焊接。他們對攪拌摩擦焊實現(xiàn)的效果贊不絕口。-東莞智谷。

攪拌摩擦焊接技術(shù)的原理是什么？一個帶特殊軸肩和針凸的攪拌工具（攪拌頭）高速旋轉(zhuǎn)著插入被焊工件的待焊界面起始處，攪拌工具（攪拌頭）和被焊材料之間的摩擦剪切阻力產(chǎn)生了摩擦熱，使材料軟化發(fā)生塑性變形，并釋放出塑性變形能量，當(dāng)攪拌工具（攪拌頭）受到驅(qū)動沿著待焊界面向前移動時，熱塑化的材料由攪拌工具（攪拌頭）的前部向后部轉(zhuǎn)移，并且在攪拌工具（攪拌頭）軸肩的鍛造作用下，實現(xiàn)工件之間的固相連接。這種焊接方式可以達(dá)到其他焊接很難達(dá)到的高氣密性和高焊接強度。因而現(xiàn)在廣泛應(yīng)用到鋁擠材料拼焊和鋁鑄件材料的密封焊接。公司已經(jīng)可以實現(xiàn)鋁、鎂、銅、鈦、鐵等合金以及異種金屬的焊接，公司采用FSW技術(shù)生產(chǎn)的鋁合金結(jié)構(gòu)件。攪拌摩擦焊機(jī)

有力支撐了新型武器裝備及工業(yè)發(fā)展。攪拌摩擦焊工裝

賽福斯特不僅在技術(shù)方面不斷研究開發(fā)，而且還將其較早推廣到各大主流院校以謀共同發(fā)展，比如與哈爾濱工業(yè)大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、中科院金屬材料研究所、燕山大學(xué)等各個工業(yè)大學(xué)以及相關(guān)的研究機(jī)構(gòu)達(dá)成了合作，鼓勵其成立攪拌摩擦焊研究專業(yè)，培養(yǎng)專業(yè)人才，以在較短的時間內(nèi)，把基礎(chǔ)培養(yǎng)和技術(shù)研究基本架構(gòu)建立起來。而賽福斯特在這其中扮演了中國攪拌摩擦焊中心的“”的角色，以推動技術(shù)和市場齊頭并進(jìn)。經(jīng)過近20年的技術(shù)和市場培育，當(dāng)前中國能夠提供攪拌摩擦焊技術(shù)的企業(yè)已經(jīng)培育了很多家，但他們都是賽福斯特較初的用戶及其培育的企業(yè)。在一般人看來，賽福斯特當(dāng)初的舉措為自己培養(yǎng)了潛在的競爭對手，于他而言“只有眾人拾柴才能火焰高，攪拌摩擦焊技術(shù)的發(fā)展和推廣也是如此?！憋@然，他沒有把這些同行看作是對手，而是當(dāng)成了焊接技術(shù)創(chuàng)新道路上的隊友。眾人劃槳開大船。也許正是因為賽福斯特有這樣的胸懷，才得以將攪拌摩擦焊技術(shù)在中國發(fā)展得如此強勁。目前，在我國攪拌摩擦焊技術(shù)已成功應(yīng)用到包括航空、航天、艦船、兵器等領(lǐng)域及汽車工業(yè)、水冷板、電力電子、軌道交通、5G等民用工業(yè)領(lǐng)域。攪拌摩擦焊工裝

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