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。技术解决了铝合金加工制造过程中的连接技术瓶颈。东莞双轴肩搅拌摩擦焊气动夹具
搅拌摩擦焊接技术在电力行业应用:中国搅拌摩擦焊中心与电子科技联合研制开发6063、LD10和LF5等铝合金散热器的搅拌摩擦焊接工艺,该散热器用作某型号控制电路板外接液冷散热,以保证电子元器件正常的工作温度。 它传统的焊接工艺是将盖板与底座用钎焊方法进行连接,形成蛇形液流通道空腔,电路板置于其上,工作过程中通入循环冷却液进行散热。但是,复杂的盖板与槽之间形成了复杂的配合效果,整条焊缝的配合间隙极不一致,采用钎焊很难保证复杂的蛇形曲线焊缝得到一致的连接深度和强度、容易出现多种难以避免的焊接缺陷。前期生产中发现,零件表面加工掉lmm左右的余量之后,打压试验中出现了多处的渗漏;而且部分钎料渗流到液流通道中影响流量,并污染冷却液。经研究课题组决定尝试采用搅拌摩擦焊接方法进行焊接。 采用搅拌摩擦焊接专yong设备及其焊接的两件蛇形盖板铝合金散热器,焊后表面加工掉1mm后打压4MPa持续20分钟无渗漏,超过2MPa持续15分钟无渗漏的设计要求。且通过理论计算。但对15mm宽带板内水道结构,1mm的FSW有效焊接深度就可以承受10MPa以上的内压力。珠海搅拌摩擦焊三向力率先开发了大厚度搅拌摩擦焊接装备及焊接工艺。
飞机机翼结构的搅拌摩擦焊应用研究 英国宇航空中客车公司(BAA)主要负责空客系列飞机机翼的设计和装配。机翼设计的空气动力性能以及结构的商业效率基本上归功于操作费用的降低。集成设计中基本费用的节省和直接操作费用的降低取决于设计技术先进性和Z佳材料、工艺和制造方法的应用°。通过恰当的设计和正确的应用,搅拌摩擦焊可以是Z佳的焊接技术,以期在降造成本方面胜过现有的设计和制造途径。 结构安全和可靠性是飞机设计、制造和维修等都关心的主题。所以需要无数的结构试验来证明机翼结构中的设计、材料和制造方法的有效性。在研究中得到的所有试验结果对搅拌摩擦焊租螺栓以及铆接连接进行了比较。 基于成本降低、重量减少以及优越的接头性能等方面的诸多优点,搅拌摩擦焊在飞机制造工业中的应用将具有巨大的潜在性。 搅拌摩擦焊技术的出现,为飞机的设计及制造提供了新的方法和途径。
搅拌摩擦焊是一种连续的、纯机械的新型固相连接技术,搅拌摩擦焊工作原理图如图1所示4°,其中搅拌头主要由轴肩和搅拌针组成,根据待焊工件的材料、厚度和结构等焊接时需要选用不同形式的轴肩和搅拌针,搅拌针长度一般略小于被焊接工件的厚度。 搅拌摩擦焊焊接过程中,搅拌针通过搅拌、摩擦使焊缝金属材料热塑化、热塑化材料在搅拌头的旋转摩擦作用下由搅拌针的前部向后部转移过渡,过渡后的热塑化金属在搅拌轴肩的作用下受到了挤压和锻造,终得到了由精细的锻造组织构成的焊缝接头,由于整个焊接过程中被焊接金属材料没有经过“熔化-凝固”过程,所以得到的是优异的固相接头连接。 搅拌摩擦焊缝组织不存在热裂纹、液化裂纹、氢气孔等在熔化焊接工艺中经常存在的焊接缺陷;焊接接头可以采用对接、搭接或丁字接头等多种形式;接头强度可以达到或接近母材强度、对于2000和6000系列铝合金,通过焊后时效处理可以提高接头强度,6082-T4铝合金母材、搅拌摩擦焊接头以及时效处理后的搅拌摩擦焊接头性能比较见表151。不经过时效处理的搅拌摩擦焊接头已经接近母材强度;时效处理以后,接头强度提高,并远远超过母材强度。旨在推广新技术、新设备、新工艺,促进市场交流、行业发展。
1、搅拌摩擦焊是一项区别于熔化焊和机械连接的新型焊接技术; 2、基于成本降低、重量减少以及优越的接头性能等方面的诸多优点,搅拌摩擦焊在飞机制造工业中的应用将具有巨大的潜在性。 3、搅拌摩擦焊技术的出现,为飞机的设计及制造提供了新的方法和途径。 4、世界范围的航宇工业正在探索扩大搅拌摩擦焊技术在飞机、喷气发动机和空间飞行器上的应用。 搅拌摩擦焊在飞机制造领域的诸多研究,预示着此技术在飞机制造领域将会有更很多的应用。 缩比焊接件的压缩试验:近期研究结果表明,搅拌摩擦焊具有相当好的工艺重复性和宽的工艺窗口、在转速波动-20%~+40%和焊接速度波动-33%~+100%的条件下,还能够得到优良的接头;被焊零件的变形很小、对于长度为1500mm 的零件Z大变形量2mm;经过X射线和“相矩阵”超声波扫描无损检查,没有发现气孔和裂纹;对缩比件的试验表明,焊接件的压缩强度可以达到母材金属的96%。尽管这些结果表明搅拌摩擦焊在中心翼盒中的应用很成功,但还需要进一步的试验验证和飞行测试。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。中山搅拌摩擦焊主轴
机械化自动焊可以减少对人工的依赖,加快生产效率,降低产品单个成本。东莞双轴肩搅拌摩擦焊气动夹具
搅拌摩擦焊接技术的原理是什么?一个带特殊轴肩和针凸的搅拌工具(搅拌头)高速旋转着插入被焊工件的待焊界面起始处,搅拌工具(搅拌头)和被焊材料之间的摩擦剪切阻力产生了摩擦热,使材料软化发生塑性变形,并释放出塑性变形能量,当搅拌工具(搅拌头)受到驱动沿着待焊界面向前移动时,热塑化的材料由搅拌工具(搅拌头)的前部向后部转移,并且在搅拌工具(搅拌头)轴肩的锻造作用下,实现工件之间的固相连接。这种焊接方式可以达到其他焊接很难达到的高气密性和高焊接强度。因而现在广泛应用到铝挤材料拼焊和铝铸件材料的密封焊接。东莞双轴肩搅拌摩擦焊气动夹具
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