攪拌摩擦焊簡(jiǎn)介

　　摩擦焊是利用工件端面相互運(yùn)動(dòng)、相互摩擦所產(chǎn)生的熱，使端部達(dá)到熱塑性狀態(tài)，然后迅速頂鍛，完成焊接的一種方法。摩擦焊可以方便地連接同種或異種材料，包括金屬、部分金屬基復(fù)合材料、陶瓷及塑料。摩擦焊方法在制造業(yè)中已應(yīng)用40多年了，由于其生產(chǎn)率高、質(zhì)量好獲得了廣泛的工程應(yīng)用，但焊接的對(duì)象主要是回轉(zhuǎn)形零件，雖然也有其它形式的摩擦焊技術(shù)出現(xiàn)，以克服被焊工件幾何形狀的限制或提高生產(chǎn)率，如相位摩擦焊、徑向摩擦焊、線性摩擦焊等，但實(shí)際應(yīng)用很少。最近還出現(xiàn)了摩擦堆焊，在工件上形成特殊性能的表面層。

發(fā)展歷史　

　　攪拌摩擦焊(Friction Stir Welding，簡(jiǎn)稱FSW)是英國(guó)焊接研究所(The Welding Institute)于1991年發(fā)明的專利焊接技術(shù)。攪拌摩擦焊除了具有普通摩擦焊技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)外，還可以進(jìn)行多種接頭形式和不同焊接位置的連接。挪威已建立了世界上第一個(gè)攪拌摩擦焊商業(yè)設(shè)備，可焊接厚3—15mm、尺寸6×16的Al船板；1998年美國(guó)波音公司的空間和防御實(shí)驗(yàn)室引進(jìn)了攪拌摩擦焊技術(shù)，用于焊接某些火箭部件；麥道公司也把這種技術(shù)用于制造Delta運(yùn)載火箭的推進(jìn)劑貯箱。下面主要介紹攪拌摩擦焊的方法、過(guò)程、特點(diǎn)以及攪拌摩擦焊在中國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀。 

原理

　　攪拌摩擦焊方法與常規(guī)摩擦焊一樣。攪拌摩擦焊也是利用摩擦熱與塑性變形熱作為焊接熱源。不同之處在于攪拌摩擦焊焊接過(guò)程是由一個(gè)圓柱體或其他形狀（如帶螺紋圓柱體）的攪拌針(welding pin)伸入工件的接縫處，通過(guò)焊頭的高速旋轉(zhuǎn)，使其與焊接工件材料摩擦，從而使連接部位的材料溫度升高軟化。同時(shí)對(duì)材料進(jìn)行攪拌摩擦來(lái)完成焊接的。焊接過(guò)程如圖所示。在焊接過(guò)程中工件要?jiǎng)傂怨潭ㄔ诒硥|上，焊頭邊高速旋轉(zhuǎn)，邊沿工件的接縫與工件相對(duì)移動(dòng)。焊頭的突出段伸進(jìn)材料內(nèi)部進(jìn)行摩擦和攪拌，焊頭的肩部與工件表面摩擦生熱，并用于防止塑性狀態(tài)材料的溢出，同時(shí)可以起到清除表面氧化膜的作用。
在焊接過(guò)程中，攪拌針在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)伸入工件的接縫中，旋轉(zhuǎn)攪拌頭（主要是軸肩）與工件之間的摩擦熱，使焊頭前面的材料發(fā)生強(qiáng)烈塑性變形，然后隨著焊頭的移動(dòng)，高度塑性變形的材料逐漸沉積在攪拌頭的背后，從而形成攪拌摩擦焊焊縫。攪拌摩擦焊對(duì)設(shè)備的要求并不高，最基本的要求是焊頭的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即使一臺(tái)銑床也可簡(jiǎn)單地達(dá)到小型平板對(duì)接焊的要求。但焊接設(shè)備及夾具的剛性是極端重要的。攪拌頭一般采用工具鋼制成，焊頭的長(zhǎng)度一般比要求焊接的深度稍短。應(yīng)該指出，攪拌摩擦焊縫結(jié)束時(shí)在終端留下個(gè)匙孔。通常這個(gè)匙孔可以切除掉，也可以用其它焊接方法封焊住。針對(duì)匙孔問(wèn)題，已有伸縮式攪拌頭研發(fā)成功，焊后不會(huì)留下焊接匙孔。

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FSW-LM-CL25大型龍門式攪拌摩擦焊設(shè)備技術(shù)參數(shù)