根据疫劳S-N曲线试验结果,对5A06 铝合金搅拌摩擦焊(FSW)和MIG焊接接头的疲劳性能进行了初步比较,分析讨论了搅拌摩擦焊过程中所产生的焊接缺陷对其疲劳性能的影响。 结果表明,在焊态下由于焊接接头几何形状等的影响,FSW的疲劳强度明显高于MIG焊接接头对FSW焊缝根部的“吻接”缺陷(kissing-bonds)是降低FSW焊接接头疲劳寿命的主要因素,旋转搅拌工具在焊缝表面形成的多余飞边将对疲劳行为产生明显影响。 搅拌摩擦焊(friction stir welding-FSW)接头的抗疲劳断裂特性是评定其构件使用性能的重要指标之一,近年来在国外有关FSW疲劳行为的研究已有报道,如FSW工艺参数如搅拌头旋转速度、移动速度对接头疲劳S-N曲线的影响;FSW接头中可能出现的缺陷类型及形式如未焊透、根部“吻接”缺陷(kissing-bonds)、焊缝熔核中“洋葱皮”锻造类(onion-skin forging ype)缺陷等对接头疲劳裂纹启始寿命的影响以及残余应力对疲劳裂纹扩展行为及门槛值的影响等。整合技术和制造资源,实现优势互补,共同服务于全球工业制造业。珠海搅拌摩擦焊发展
目前对搅拌摩擦焊的研究和试验已经超出了简单的非疲劳关键接头的应用研究范围,进入了复杂UI 形状的飞机关键零部件的连接和先进飞行系统的制造阶段。搅拌摩擦焊为改变传统轻合金结构制造、费方法提供了可能,传统的机械紧固装配完全可以被高性能的搅拌摩擦焊装配代替,从而降低了成本。搅拌摩擦焊的主要特点是采用一种非耗损特型搅拌头插入被焊零件的对接处,在待焊工件的连接面旋转、摩擦、挤压,在热机作用的条件下扩散连接形成可靠、致密的金属间固相焊缝。根据试验测量和数字模拟结果,搅拌摩擦焊的焊接温度一般都低于材料的熔点,焊接过程中通过溢头对塑化材料的挤压过渡得到致密的金属间固相治金扩散连接。图2所示是一个典型的搅拌摩擦焊金漆从宏观上可以看出搅拌摩擦焊焊缝存在4个区域。从焊核中心到母材金属分别是∶(a)动态重结晶B (b)热-机影响区;(c)热影响区;(d)母材金属。搅拌摩擦焊可以实现铝、镁、铜、铁、钕等多种合金材料和热塑材料的焊接、特用适合于得合金、铝锂合金、钛合金等航字材料的焊接,可以应用于对接、搭接、丁字形接等多种接头形式。提高了焊接接头的力学性能,消除了熔焊时容易产生的气孔、夹杂、靛固裂纹等多种缺陷。中山搅拌摩擦焊 赛福斯特为各行各业成功开发多种搅拌摩擦焊Z用装备及配套技术。
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。
搅拌摩擦焊接技术与摩擦焊接技术有什么区别?搅拌摩擦焊接技术与摩擦焊接技术的区别主要在于焊接过程是否有第三方工具参与。搅拌摩擦焊接技术是由机床驱动搅拌头旋转并扎入两个被焊材料接缝后向前移动完成焊接的;摩擦焊接技术是由机床驱动两个被焊材料相互旋转、线性摩擦、震动摩擦完成焊接的。搅拌摩擦焊接技术主要用于平面一维、平面二维、曲面三维焊缝的焊接;摩擦焊接技术主要用于圆柱棒材旋转摩擦焊接、厚板材料的线性焊接。搅拌摩擦焊接技术是一种新型的高附加值的铝合金焊接新技术。
铝合金在汽车工业中的应用:资料显示,铝合金代替传统的钢铁制造汽车,可使整车重量减轻30%~40%,制造发动机可减轻30%,制造缸体和缸盖可减重30%~40%,制造车轮可减轻50%。 为了获得比较高的扭转刚度以及良好的操作性能,奥迪汽车公司在A2(图3)、A8两种车型上,采用了ASF结构的全铝制框架,其中包括铝板、挤压成型件以及铸造铝合金等铝制零件··。法拉利公司的Mod-ena以及本田的Insight两种车型也采用了类似的铝制空间框架结构设计。福特公司的P2000则采取了单体设计的铝车身结构。 由于不断提高的环保要求,单台汽车平均用铝量在不断上升,已经由1973年的37kg发展到2002年的125kg。并且新的一些车型提高了铝合金材料的使用量,详见表251。 从以上分析可以看出,汽车用铝量有不断提高的趋势。所以从提高安全以及经济性方面考虑,有效解决铝及铝合金的连接是汽车制造工业在目前和将来面临的主要问题。搅拌摩擦焊已经在船舶铝合金预成形壁板结构件上得到成功应用。广州搅拌摩擦焊公司
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由于是自支撑结构、且焊接时Z向压力较大,容易导致隧道内局部塌陷,影响冷却液流量,为了考察隧道成型效果,将零件各个特征部位,如转角、焊缝引入处等,进行解割观察,结果隧道内部均匀一致.在转角和焊缝引入处均无成型良好。从图4中水冷隧道剖图可以看出,焊缝下部的隧道成型良好,隧道内没有异物,不存在污染冷却液的危险。从金相腐蚀可以看出,焊缝成型致密,盖板与基体结合良好,厚缝底部为焊接部位贴合面未形成深入焊缝的裂纹。因此,搅拌摩擦焊接工艺非常适合此种结构的焊接。 1、搅拌摩擦焊在钎焊报废件的修补中的应用,焊接中,解决了零件焊缝存在1mm高度的台阶上下坡焊接的问题。焊接的尾孔问题采用引出到不加工部位予以解决。 2、针对超过设备焊接范围的零件通过将焊缝分段进行焊接,完成整体零件的焊接后,15mm厚度,长宽分别为500mm和400mm的零件平面变形量可以控制在0.8mm范围内。尾孔引出到将要加工掉的部位。 3、针对含另一种铝合金散热结构件的焊接。焊缝深度既包括12mm以上厚度的大结构件,也有Smm以下的薄件,且其焊缝与边沿非常接近,且不宜在零件上表面留下尾孔,尾孔问题综合采用塞焊和引出板予以解决。珠海搅拌摩擦焊发展
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