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先進的攪拌摩擦焊技術

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更新時間：2021-01-07
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先進的攪拌摩擦焊技術
摘要：本文簡要介紹了攪拌摩擦焊接技術的工藝原理以及它的技術優勢和發展前景。攪拌摩擦焊是摩擦焊方法的新發展，是英國焊接研究所提出的專利技術。它可以對多種熔化焊接性差的有色金屬進行可靠的連接，而且焊接工藝簡單。
關鍵詞：攪拌摩擦焊技術優勢工業應用發展前景
摘要：本文簡要介紹了攪拌摩擦焊接技術的工藝原理以及它的技術優勢和發展前景。攪拌摩擦焊是摩擦焊方法的新發展，是英國焊接研究所提出的專利技術。它可以對多種熔化焊接性差的有色金屬進行可靠的連接，而且焊接工藝簡單。
關鍵詞：攪拌摩擦焊技術優勢工業應用發展前景

1.緒論

攪拌摩擦焊是由英國焊接研究所(The Welding Institute，簡稱TWI)于1991年提出的一種固態連接方法[1-5],并于1993年和1995年在世界范圍內的發達和發展中國家申請了知識產權保護[1,2,6,7]。此技術原理簡單，且控制參數少、，易于自動化，可將焊接過程中的人為因素降到最低。攪拌摩擦焊技術與傳統的熔焊相比，擁有很多優點，因而使得它具有廣泛的工業應用前景和發展潛力。有關攪拌摩擦焊接頭的組織、力學性能(包括斷裂、疲勞、腐蝕性能)、無損檢測以及工藝參數對焊縫質量的影響等的研究是推廣應用攪拌摩擦焊的基礎，有關這些方面的研究是這個領域的研究熱點。

攪拌摩擦焊技術是世界焊接技術發展史上自發明到工業應用時間跨度最短和發展最快的一項神奇的固相連接新技術[8]。截止2002年9月15日，世界范圍內得到英國焊接研究所(TWI)攪拌摩擦焊專利技術許可的用戶己經有78家，與攪拌摩擦焊技術相關的專利技術有551項[8,9,10,11]，用戶已覆蓋24個國家和地區。著名的B o e i n g、NASA、 BAE、 HONDA、 GE、HITACHI、MARTIN等公司購買了此項技術，并已大量的在航天、航空、車輛、造船等行業得到成功地應用[10,12]。

2.攪拌摩擦焊原理及工藝

攪拌摩擦焊的焊接原理如圖l所示[13-30]。置于墊板上的對接工件通過夾具夾緊，以防止對接接頭在焊接過程中松開。一個帶有特型攪拌指頭的攪拌頭旋轉并緩慢的將攪拌指頭插入兩塊對接板材之間的焊縫處。一般來講，攪拌指頭的長度接近焊縫的深度。當旋轉的攪拌指頭接觸工件表面時，與工件表面的快速摩擦產生的摩擦熱使接觸點材料的溫度升高，強度降低。攪拌指頭在外力作用下不斷頂鍛和擠壓接縫兩邊的材料，直至軸肩緊密接觸工件表面為止。這時，由旋轉軸肩和攪拌指頭產生的摩擦熱在軸肩下面和攪拌指頭周圍形成大量的塑化層。當工件相對攪拌指頭移動或攪拌指頭相對工件移動時，在攪拌指頭側面和旋轉方向上產生的機械攪拌和頂鍛作用下，攪拌指頭的前表面把塑化的材料移送到攪拌指頭后表面。在攪拌指頭沿著接縫前進時，攪拌焊頭前頭的對接接頭表面被摩擦加熱至超塑性狀態。攪拌指頭和軸肩磨擦接縫，破碎氧化膜，攪拌和重組攪拌指頭后方的磨碎材料。攪拌指頭后方的材料冷卻后就形成焊縫，可見此焊縫是在熱——機聯合作用下形成的固態焊縫。這種方法可以看作是一種自鎖孔連接技術，在焊接過程中，攪拌指頭所在處形成小孔，小孔在隨后的焊接過程中又被填滿,應該指出，攪拌摩擦焊縫結束時在終端留下個匙孔。通常這個匙孔可以切除掉，也可以用其它焊接方法封焊住[8,27]。在焊接過程中主要的產熱體是攪拌指頭和軸肩。在焊接薄板時，軸肩和工件的摩擦是主要的熱量來源[13]。

圖1：攪拌摩擦焊原理圖
攪拌摩擦焊焊接工藝參數主要有：攪拌指頭的焊接速度、攪拌指頭的旋轉速度以及壓緊力。這些參數決定了焊接過程中攪拌指頭周圍產生的熱量，并且直接影響到焊縫的組織和性能。

3.攪拌摩擦焊技術優勢

攪拌摩擦焊除了具有普通摩擦焊技術的優點外，還可以進行多種接頭形式和不同焊接位置的連接。如圖2所示。 ...

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