法国EADS合作研究中心(简称EADS CRCF)目前致力于铝合金焊接技术的发展,用来提高低成本高性能轻型飞机结构的制造能力,其中空中客车飞机的中心翼盒的制造研究便是其中涉及到的零件之一、如图5所示。此项目的主要研究内容是利用对接焊的挤压型材来代替 传统的铆接制造方法,以期在飞机中心翼盒的制造中达到减少重量和降低成本的目的。 图5 飞机中心翼盒的搅拌摩擦焊 对于此研究项目、得到固相连接接头的搅拌摩擦焊应该是Z佳的选择。因为一方面搅拌摩擦焊实现过程简单、工艺再现性好、焊接变形小,接头的机械性能优良,而且几乎没有焊接缺陷;另一方面飞机中心翼盒使用的材料是很难用熔焊焊接的7000系列铝合金,结构中需要长的线性焊缝并要求尽可能小的焊接应力和变形。所以、EADS中心针对搅拌摩擦焊技术采取了如下步骤进行研究∶(1)证明厚度为10mm的7000系列挤压铝合金型材搅拌摩擦焊的可行性,开发合适的焊接工艺方法;(2)在ESAB公司生产的半自动焊接设备上研究搅拌摩擦焊工艺方法的再现性和进一步改进与提高;(3)制作1500mm长的搅拌摩擦焊试验件;在船舶制造领域,搅拌摩擦焊得到了深入细致的研究和开发,并且得到了成功的应用。佛山购买搅拌摩擦焊
钛合金/留合金异种金属搅拌摩擦焊时在焊接区形成了Ti-N系金属间化合物。这是由于Ti和A均是活性元素,搅拌原擦焊时,搅拌头与工件间的摩擦热提高焊缝温度,同时,焊缝区的Ti 与M在搅拌头的作用下混合,并经历剧烈的塑性变形,二者的综合作用使焊缝在固态下形成T-N金属间化合物。脆性的金属间化合物会使接头性能变差,当接头中形成数量较多的金属间化合物时,焊接接头变脆.在焊接应力作用下有可能导致焊缝开裂。 在焊核和铝合金母材边界还观察到磨损后脱落的颗粒。对颗粒进行能谱分析,发现其主要成分为62.09%Fe、17.03%Cr、6.79% Ni、6.92% Ti和6.44% Al(质量分数),这与搅拌头所用高温合金材料的成分接近,因此,这种颗粒是搅拌头磨损后脱落的颗粒,说明钛合金/铝合金异种材料焊接时搅拌头的磨损很严重。 因此,对于钛合金/铝合金异种材料的搅拌摩擦焊接,一方面要通过调整工艺减少焊接接头中金属间化合物的数量,另一面要研制耐磨损的搅拌头才有可能进一步提高接头性能。佛山搅拌摩擦焊三向力公司率先开发了搅拌摩擦焊接装备及焊接工艺。
采用搅拌摩擦焊对TCL 敬公金承LP6招合金导种金属进行焊接,采用金相、扫描电镜和能相分析评接接头的组织。结果表明搅拌摩擦焊接头中,钛合金母材与焊接的界面凸凹不平,这界处昏亮颗粒,两部合金母材与焊被的界面光滑、平整;焊接区铝合金基体上分布大小不等的颗粒,这种数两种类型,一种颗粒的尺寸较小、呈细长条状,另一种颗粒尺寸较大,整体呈暗灰色、边缘有少量划条带。两种颗粒中均有TY-Al金属间化合物存在数合金/铝合金异种材料焊接时,搅拌头的磨擦胶性在焊接和铝合金母材的边界存在在搅拌头磨损后脱落的颗粒。
随着旋转速度的提高.不同焊接速度条件下接头抗拉强度并无统一规律可循。在所选参数范围内.接头强度随旋转速度的变化不大。最大值与最小值之间相差6MPa,而强度ZUI高可达母材 (母材强度为138.8MPa)的96. 2% o另外.当旋转速度为1600r/min和1800r/min时.数据离散性比较小, 最大值与最小值之间相差2MPa;当旋转速度为1500r/min和 2000r/min时.数据离散性比较大.约为 6MPa;因此.1600r/min和18r/min的旋转速度与焊接速度的匹配比较好。 各个旋转速度条件下的数据离散性相差不大.均为6%左右。只是焊接速度3、4在所选参数范围内与旋转速度的匹配比较好.延伸率曲线比较平直,上下波动在2%范围内。即在焊接速度比较髙时,接头延伸率比较高.ZUI高可达母材(母材廷伸率为 32%)的85.3%,且与旋转速度的变化关系不大。搅拌摩擦焊技术在国内已经得到迅速发展,并且在工业制造领域得到了G泛应用。
泡沫铝材的FSW焊接 泡沫铝材是一种典型的功能与结构一体化材料,具有密度低(约为铝材的10%)、强度高、减震性能好以及耐高温等优点。因此、泡沫铝材被认为是一种大有前途的未来汽车与其它交通运输工具的良好材料,德国卡曼汽车公司采用三明治夹层结构泡沫铝材制造轻便轿车的顶板盖,其强度比原来的钢质构件提高1 倍左右,而重量却减轻了25%。 泡沫铝板采用熔化焊连接时容易发发泡剂烧失现象,以至于焊缝区不再具有泡沫板的性能。德国学者使用搅拌摩擦焊技术焊接2块尚未发泡的AeSi7前驱体板,焊后焊缝组织没有缺陷仍然是夹心结构,发泡结构明显(见图7)、说明采用搅拌摩擦焊技术焊接泡沫铝板,发泡剂没有烧损从而保持了泡沫铝板的功能。采用搅拌摩擦焊技术连接泡沫铝材零部件15,可以减轻整车重量、提高车体强度。所以,搅拌降擦焊技术为汽车工业新型轻质材料的推广提供了技术保证。我们相信在不远的未来,焊接厚度与速度将迎来新的突破。东莞搅拌摩擦焊
铝合金搅拌摩擦焊接头的冲击韧度比较好,包括冲击力、冲击载荷以及冲击条件下的接头变形。佛山购买搅拌摩擦焊
搅拌摩擦焊技术(friction stirwilding. FSW)是一项固相连接新技术。搅拌摩擦焊接过程中的主要热量来源是摩擦热与塑性变形能量。焊接起始阶段,由于搅拌头与接头金属之间属于“冷”接触,因而摩擦热起主要作用。稳定焊接阶段.由于接头金属已经充分塑性软化,软化金属随着搅拌头的运动实现转移.形成连续的塑性流。从而使搅拌头与接头金属之间的摩擦热减少,所以塑性变形能起着维持搅拌摩擦焊接过程正常进行的重要作用。搅拌摩擦焊接过程中没有金属熔化,焊接温度比较低,因而是一个固态焊接过程。并且焊接过程中伴随着强烈的摩擦、 碾压与粉碎作用。釆用搅拌摩擦焊接技术焊接铝合金,能够避免因接头金属熔化造成的气孔、裂纹等冶金缺陷,并对接头表面氧化膜有一定粉碎作用。佛山购买搅拌摩擦焊
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