攪拌摩擦焊-陸偉

1、攪拌摩擦焊技術(shù)攪拌摩擦焊技術(shù)Friction Stir Welding-FSW陸偉主要內(nèi)容攪拌摩擦焊工藝簡(jiǎn)介攪拌摩擦焊研究現(xiàn)狀攪拌摩擦焊應(yīng)用領(lǐng)域小結(jié)攪拌摩擦焊工藝攪拌摩擦焊工藝簡(jiǎn)介攪拌摩擦焊(Friction Stir Welding簡(jiǎn)稱FSW)是英國(guó)焊接研究所90年代初發(fā)明的一種用于低熔點(diǎn)合金板材焊接的固態(tài)連接方法。用該方法可以焊接通常熔焊方法難于焊接的鋁合金、鈦合金等材料，不會(huì)在接頭內(nèi)形成氣孔、裂紋、變形等缺陷。與熔焊相比無(wú)飛濺，煙塵無(wú)需添加劑和保護(hù)氣接頭無(wú)裂紋和氣孔與普通摩擦焊相比不受軸類零件限制可焊接直焊縫攪拌摩擦焊工藝簡(jiǎn)介它是利用一種特殊形式的攪拌頭插入工件的待焊部位，通過(guò)攪拌頭與工

2、件間的攪拌摩擦，摩擦熱使該部位金屬處于熱塑性狀態(tài)并在拌頭的壓力作用下從其前端向后部塑性流動(dòng)，從而使待焊件壓焊為一個(gè)整體。在這里，攪拌頭對(duì)其周圍金屬起著碎化、摩擦、攪拌等作用。攪拌摩擦焊工藝簡(jiǎn)介 攪拌摩擦焊接過(guò)程中接頭部位不存在金屬的熔化，是一種固態(tài)焊接過(guò)程，故焊接時(shí)不存在熔焊時(shí)的各種缺陷，可以焊接用熔焊方法難于焊接的材料，如LY、LC系列的硬鋁及超硬鋁，并且可以在任意位置進(jìn)行焊接。 由于不存在熔焊過(guò)程中接頭部位大范圍的熱塑性變形過(guò)程，焊后接頭的內(nèi)應(yīng)力小、變形小，基本可實(shí)現(xiàn)板件的低應(yīng)力無(wú)變形焊接。 接頭的機(jī)械性能好、無(wú)煙塵、無(wú)氣孔、無(wú)飛濺、節(jié)能、無(wú)需添加焊絲、焊鋁時(shí)不需使用保護(hù)氣體、對(duì)焊工技術(shù)要

3、求不高、焊前準(zhǔn)備要求低。 英國(guó)TWI的Nicholas認(rèn)為，攪拌摩擦焊工藝是自激光焊接問(wèn)世以來(lái)最引人注目的焊接方法，它的出現(xiàn)將使鋁合金等有色金屬的連接技術(shù)發(fā)生重大變革。攪拌摩擦焊研究現(xiàn)狀攪拌摩擦焊工藝最初主要用于解決鋁合金等低熔點(diǎn)材料的焊接Mark Shaw, Friction Stir Welding Shows Great Promise for Joining of Difficult-to-welding Materials, WELDING JOURNAL,June.1997TWI進(jìn)行的研究項(xiàng)目有：鋼的攪拌摩擦焊、汽車輕型構(gòu)件的攪拌摩擦焊等。美國(guó)的愛(ài)迪生焊接研究所(Edison we

4、lding Institute,簡(jiǎn)稱EWI)與TWI密切協(xié)作，也在進(jìn)行FSW工藝的研究。Application of friction stir welding to automotive lightweight structures, WELDNET in the U.S,1998美國(guó)的美國(guó)洛克希德*馬丁航空航天公司、馬歇爾航天飛行中心、美國(guó)海軍研究所、Dartmouth大學(xué)、德克薩斯大學(xué)、阿肯色斯大學(xué)、南卡羅里納大學(xué)、德國(guó)的Stuttgart大學(xué)、澳大利亞的Adelaide大學(xué)、澳大利亞焊接研究所等都從不同的角度對(duì)攪拌摩擦焊進(jìn)行了專門研究。6/21/2021攪拌摩擦焊研究現(xiàn)狀目前研究較多的

5、是鋁合金的焊接熔點(diǎn)、比重較低熱傳導(dǎo)系數(shù)大氣孔裂紋變形加熱使其性能下降利用攪拌摩擦焊技術(shù)，可以克服熔焊時(shí)的缺陷，且焊接接頭的性能不會(huì)降低。已經(jīng)可以用該方法焊接厚度達(dá)75 mm的鋁合金板材攪拌摩擦焊研究現(xiàn)狀鋁鋰合金是一種比強(qiáng)度更高、綜合性能更好的輕型結(jié)構(gòu)材料，用攪拌摩擦焊方法焊接鋁鋰合金也取得了很好的效果Friction Stir Welding of steel and titanium alloys now reality , WELDNET in the U.S,1998現(xiàn)在英、美等國(guó)正進(jìn)行鋅、銅、鈦、低碳鋼、復(fù)合材料等的攪拌摩擦焊接目前對(duì)FSW接頭形成機(jī)理的研究還正在起步階段英國(guó)劍橋大學(xué)的

6、H.R.Shercliff、美國(guó)EWI的Z.Feng等開(kāi)發(fā)了一種模擬攪拌摩擦焊熱過(guò)程的加熱模型，利用該模型，可以更快更精確地計(jì)算出焊接工藝參數(shù)，更好地了解材料流動(dòng)的途徑和塑性變形的大小，從而可以更好地了解該工藝的加熱與接合機(jī)理攪拌摩擦焊研究現(xiàn)狀英國(guó)的TWI已經(jīng)研制成功可以焊接厚度為315 mm，長(zhǎng)寬分別為3.44米的樣機(jī)，焊接速度達(dá)1.2 mmin世界著名的焊機(jī)制造商ESAB，為挪威的Marine Aluminium等生產(chǎn)了攪拌摩擦焊機(jī)，焊接了大量焊縫Boeing公司斥資幾百萬(wàn)美元，請(qǐng)ESAB公司為其設(shè)計(jì)生產(chǎn)焊接大型低溫容器的專用攪拌摩擦焊機(jī)國(guó)內(nèi)北京航空工藝研究所于1998年開(kāi)始進(jìn)行了這方面的

7、探索性研究，南昌航空工業(yè)學(xué)院已用現(xiàn)有設(shè)備焊接了鋁合金對(duì)接接頭、丁字接頭、搭接接頭，取得了較好的效果攪拌摩擦焊應(yīng)用領(lǐng)域目前，用FSW技術(shù)焊接的結(jié)構(gòu)并不多在挪威，已用該技術(shù)焊接快艇的長(zhǎng)為20米的鋁合金結(jié)構(gòu)件。美國(guó)洛克希德.馬丁航空航天公司用該技術(shù)焊接了儲(chǔ)存液態(tài)氧的低溫容器，在馬歇爾航天飛行中心，也已用該技術(shù)焊接了大型圓筒形容器。鋁制低溫液氧容器船舶制造海洋工業(yè)宇航工業(yè)鐵路運(yùn)輸公路運(yùn)輸建筑工業(yè)電器行業(yè)攪拌摩擦焊應(yīng)用領(lǐng)域船舶制造與海洋工業(yè)甲板壁板隔板等板材的拼焊鋁擠壓件的焊接船體和加強(qiáng)件的焊接直升機(jī)降落平臺(tái)的焊接航空航天領(lǐng)域軍用或民用飛機(jī)的蒙皮航空器油箱軍用機(jī)的副油箱軍用或科技探測(cè)火箭公路發(fā)動(dòng)機(jī)與底盤的托架，液壓成型管道的配件，空間構(gòu)件、貨車本體、吊車、燃料箱、大篷車、摩托車與自行車框架、起重箱及鎂及鋁鎂合金接頭攪拌摩擦焊小結(jié) 小結(jié)：攪拌摩擦焊是一種新型焊接方法，可以焊接熔焊方法難以焊接的材料，并突破了普通摩擦焊對(duì)軸類零件的限制。攪拌摩擦焊的出現(xiàn)擴(kuò)大