中山攪拌摩擦焊前景

攪拌摩擦焊（簡稱FSW）原理，其中攪拌頭由特殊形狀的攪拌指棒和軸肩組成，攪拌指棒的形狀比較特殊，一般要用具有良好耐高溫力學(xué)和物理特性的抗磨損材料制造，焊接過程中攪拌指棒要旋轉(zhuǎn)著插入被焊材料的結(jié)合界面處，并且沿著待焊界面向前移動，攪拌指棒長度一般略小于被焊材料的厚度。 攪拌摩擦焊對于輕合金材料如：鋁合金、鎂合金、鋅合金等的連接在焊接方法、力學(xué)性能和生產(chǎn)效率上具有其他焊接方法不可比擬的優(yōu)越性；由于焊接溫度一般低于材料的熔點(diǎn)，所以攪拌摩擦焊是一種固態(tài)連接方法，焊縫接頭具有優(yōu)良的力學(xué)性能和很小的焊接變形，焊接過程中不需要保護(hù)氣和焊絲，沒有熔化、煙塵、飛濺、弧光，是一種環(huán)保型的新型連接技術(shù)。 目前，攪拌摩擦焊可以實(shí)現(xiàn)對接、搭接、角接等多種結(jié)構(gòu)形式的連接，攪拌摩擦焊在輕合金結(jié)構(gòu)件的制造中得到了越來越的應(yīng)用。完全解決了鋁合金的特殊物理性質(zhì)造成的困擾-攪拌摩擦焊廠家。中山攪拌摩擦焊前景

縫合坯料是由一些比較小的平板間連接而成，然后加工成需要的形狀。采用縫合坯料主要是為了滿足2 個方面的要求是提高漢年年身局部的強(qiáng)度第二是從減輕整車重量的角度考慮，不能因?yàn)榫植啃枰逹度、就加強(qiáng)整個零件的制造厚度。所以，縫合坯料采用的是局部加厚方式。另外，采用縫合坯料可以減少汽車制造中模具的數(shù)量。因?yàn)槭褂眯〉钠桨寮梢赃B接成各種形狀，所以不用為各種形狀的緩合坯料制造不同的模具。 既滿足了強(qiáng)度要求又不大量增加整車重量，所以鋁合金縫合坯料被汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計采用，福特汽車公司P2000型概念車尾部的內(nèi)支撐件如圖6所示13。但是同其他鋁質(zhì)零件焊接一樣，采用熔焊方法焊接縫合坯料存在著許多不足，并且為了避免熔焊中可能會出現(xiàn)的缺陷，需要采取各種輔助措施。比如為了降低氫氣孔的產(chǎn)生率、要求待焊零件清潔干燥為了降低焊接難度，也為了防止夾渣，需要在焊前清理氧化膜；并且為了防止焊接過程中的焊縫氧化，需要使用保護(hù)氣。激光焊在縫合坯料焊接中被大量使用，但是采用激光焊焊接鋁質(zhì)縫合坯料，不有上述熔焊中的共性問題，并且鋁合金對光的反射能力很強(qiáng)，從而會降低激光焊接熱效率。中山在加工中心上實(shí)現(xiàn)攪拌摩擦焊在船舶制造領(lǐng)域，攪拌摩擦焊得到了深入細(xì)致的研究和開發(fā)，并且得到了成功的應(yīng)用。

試驗(yàn)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(yàn)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。

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(yàn)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。 （1）焊態(tài)下5A06鋁合金攪拌摩擦對接接頭的疲勞性能明顯高于MIG焊接接接頭，在95%存活率下對應(yīng)2x10。疲勞循環(huán)次數(shù)時.FSW和MIG焊對接接頭的疲勞強(qiáng)度特征值分49.6和30MPa。FSW 比MIG高63. 2%。與MIC比較FSW試樣兒乎沒有焊接變形，焊縫組織致密不存在焊接裂紋和氣孔缺陷，焊縫形狀基本為矩形不存在焊眥箸應(yīng)力集中嚴(yán)重區(qū)域。 （2）對焊態(tài)FSW對接接頭,其根部“弱連接”缺限（kissing-bonds）是影響FSW接頭疲勞行為的主要因素，即使FSW根部存在弱連接缺限，其 FSW接頭仍具有較高的疲勞性能；兩道攪拌縻擦焊縫表面的連接處可能產(chǎn)生的飛邊缺陷也將對接頭疲勞性能產(chǎn)生明顯影響。在焊接過程應(yīng)盡量避免這些缺限的產(chǎn)生。有力支撐了新型武器裝備及工業(yè)發(fā)展。

鈦合金/留合金異種金屬攪拌摩擦焊時在焊接區(qū)形成了Ti-N系金屬間化合物。這是由于Ti和A均是活性元素，攪拌原擦焊時，攪拌頭與工件間的摩擦熱提高焊縫溫度，同時，焊縫區(qū)的Ti 與M在攪拌頭的作用下混合，并經(jīng)歷劇烈的塑性變形，二者的綜合作用使焊縫在固態(tài)下形成T-N金屬間化合物。脆性的金屬間化合物會使接頭性能變差，當(dāng)接頭中形成數(shù)量較多的金屬間化合物時，焊接接頭變脆.在焊接應(yīng)力作用下有可能導(dǎo)致焊縫開裂。 在焊核和鋁合金母材邊界還觀察到磨損后脫落的顆粒。對顆粒進(jìn)行能譜分析，發(fā)現(xiàn)其主要成分為62.09%Fe、17.03%Cr、6.79% Ni、6.92% Ti和6.44% Al（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），這與攪拌頭所用高溫合金材料的成分接近，因此，這種顆粒是攪拌頭磨損后脫落的顆粒，說明鈦合金/鋁合金異種材料焊接時攪拌頭的磨損很嚴(yán)重。 因此，對于鈦合金/鋁合金異種材料的攪拌摩擦焊接，一方面要通過調(diào)整工藝減少焊接接頭中金屬間化合物的數(shù)量，另一面要研制耐磨損的攪拌頭才有可能進(jìn)一步提高接頭性能。利用科學(xué)發(fā)展觀繼續(xù)推進(jìn)攪拌摩擦焊的發(fā)展?；葜蓦姍C(jī)殼體攪拌摩擦焊哪個好

攪拌摩擦焊技術(shù)在國內(nèi)已經(jīng)得到迅速發(fā)展，并且在工業(yè)制造領(lǐng)域得到了G泛應(yīng)用。中山攪拌摩擦焊前景

機(jī)器人攪拌摩擦焊接的技術(shù)難題一，機(jī)器人攪拌摩擦焊接是一個“硬碰硬”的過程。攪拌摩擦焊是一種類似于塑性壓力加工的固相焊接技術(shù)，與其它熔化焊方法不同，攪拌摩擦焊接過程中，攪拌頭與被焊材料直接接觸，并施加焊接作用力（通常大于2kN），使材料塑化并發(fā)生塑性變形，這要求機(jī)器人的各個運(yùn)動軸都要承受很大的作用力。實(shí)現(xiàn)機(jī)器人攪拌摩擦焊的基本條件是機(jī)器人負(fù)載能力必須很高，通常要求大于500kg，而且對于機(jī)器人在高載荷作業(yè)條件下的工作穩(wěn)定性、重復(fù)定位精度、空間位置和姿態(tài)規(guī)劃都有很高的要求。目前在國際上這種重載高精度工業(yè)機(jī)器人只有少數(shù)幾家企業(yè)能夠研發(fā)出來，這也一定程度上制約了機(jī)器人攪拌摩擦焊技術(shù)的發(fā)展。二，機(jī)器人攪拌摩擦焊對于焊接機(jī)頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計和功能實(shí)現(xiàn)要求非常高，盡量做到輕便、實(shí)用。三，需要實(shí)現(xiàn)更高程度的智能化焊接，這就意味著在工作過程中，通過各種傳感器和閉環(huán)控制系統(tǒng)的集成，能夠?qū)崿F(xiàn)焊縫自動識別、焊接路徑規(guī)劃、焊縫跟蹤以及恒壓力控制。第四，目前比較成熟的高承重工業(yè)機(jī)器人都是國外研發(fā)的，其本體控制系統(tǒng)開放程度有限，如何將工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動姿態(tài)控制、攪拌摩擦焊機(jī)頭控制、焊接過程傳感與實(shí)時控制三者有效集成起來也是一個難題。中山攪拌摩擦焊前景

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