大型挤压成型件的FSW拼接 汽车工业中一般可接受大直径为200~300mm的挤压成型件。随着挤压成型件尺寸加大、单位重量的成本也增加,所以直接制造大型挤压成形件从成本上形是很难为汽车制造商接受,并且随着挤压成形件尺寸变大,制造误差也变大,所以直接制造大型的挤压成形件在使用上也是不能满足要求。 目前,无论是从成本上,还是从使用上考虑,采用搅拌摩擦焊技术把小型挤压成形件制造成满足使用要求的大型挤压成形件,是当前汽车制造商的S选制造方法,其中,美国Tower汽车公司已经采用搅拌摩擦焊技术2块小型的挤压成形件拼接成汽车用的悬挂连接臂。 考虑到零件尺寸(尤其是焊缝尺寸)与经济效益密切相关的焊接速度以及该工艺所需要的工作压力,制造该零件需要用搅拌摩擦焊设备。由于挤压成形工艺节省了大量成本,并且焊接过程中没有其他消耗,所以采用搅拌摩擦焊后的总的经济效益取决于设备投资以及焊接效率。我国要发展成为制造强国和要创新性国家,在中国搅拌摩擦焊技术发展的晨曦中我们看到了希望的光芒。珠海搅拌摩擦焊转速
旋转速度相同条件下,焊接速度越高,焊缝表面越粗糙,甚至出现参差不齐的飞边。而相同焊接速度条件下,旋转速度越高,焊缝表面越光滑,没有或有少量飞边。搅拌摩擦焊接过程中的线能量与旋转速度、摩擦系数和焊接力等成正比,与焊接速度成反比。因此,旋转速度相同时,焊接速度越高,焊接线能量越低,相应的接头金属塑化情况变差,焊缝表面越粗糙。而相同焊接速度条件下,旋转速度越高,焊接线能量越高,接头金属塑化情况得到改善,因而焊缝表面越光滑。不同旋转速度条件下焊缝表面亮度不同。旋转速度较低时,焊缝表面比较暗,转速950r/min时焊缝表面局部发黑;随着旋转速度的提高,焊缝表面的亮度增加,在旋转速度为1500r/min时,焊缝表面呈银白色。这是由于作用于接头的搅拌头分为搅拌针和轴肩两部分,如图5所示。随着旋转速度的增加,轴肩与接头金属之间作用产生的热量不能够迅速向接头内部扩散,在焊缝表面形成能力聚积,可以认为焊缝表层的能力聚积使表层金属广州搅拌摩擦焊公司已经可以实现铝、镁、铜、钛、铁等合金以及异种金属的焊接,公司采用FSW技术生产的铝合金结构件。
搅拌摩擦焊作为一种新型的装配制造工艺为飞机制造工程中总成本的降低提供了极大的可能性。进色公司正在探索扩大援拌降擦焊方法在其产品范围中的应用,如商用客机、战斗机和空间飞行器等。日前,对搅拌厚擦焊的研究和试验已经超出了简单的试验验证,且进入了系统化的工程应用开发阶段。对搅拌降擦焊的应用不是简单的连接方法的代替,而是系统级别的结构设计和制造主线的提高和进步,对航字系统的制造提供了一个根本性的变化。 波音公司已经对一个应用搅拌摩擦焊的战斗机零件进行了静态机械性能以及疲劳试验,并且进行了3 行验证。该公司目前正在致力于低成本、小批量、预成型件和机加工件的搅拌摩擦焊、来代替高成本、大型单件零件的制造。由于搅拌摩擦焊容易实现自动化,所以在未来它可以作为经合金结构制造装配的主要方法和关键技术。目前波音公司制作了3件方向舵翼,经过无损检测选择Z佳一件接受内、外表面飞行处理,然后装机试飞,经过6个周期的飞行试验,再检查缺口的发展情况,结果没有发现缺口扩展和失效迹象,进一步首试验验证正在进行中。
搅拌摩擦焊技术在电力行业的应用:目前国内电力行业电力传输用的交、直流功率转换热沉器(图1a)所示),前期为ABB进口产品、目前国家根据电力发展需要将其国产化。该热沉器产品材料为6063铝合金材料、ABB公司的产品工艺要求必须用搅拌摩擦焊接,而且目前所有焊接技术(TIG、电子束、激光)都无法焊接、搅拌摩擦焊接工艺占到产品总加工量的四分之一。要实现该产品的国产化,必须采用搅拌摩擦焊工艺。经过2003年的努力,通过调整合适的焊拨压人量,解决了焊接中的隧道缺陷问题,该热沉器产品已经在中国搅拌摩擦焊中心实验室开发成功,并且已生产出合格产品样件,该样件经过厂家的检验,在2.5MPa压力下持续7个小时不泄量(设计检验指标∶1.5MPa压力下持续15分钟不泄漏),产品质量和性能远远超过厂家设计和检验指标。 以提高产品的FSW质量为出发点,中心还就产品的焊前准备、焊接操作规程、FSW生产工艺、产品静压检测以及无损检测等方面进行了再开发和研究,日前已具备较为成熟的全套生产与检验工艺标准。搅拌摩擦焊代替熔焊可实现铝合金结构件的制造和现场装配,消除熔焊时的裂纹、气孔等缺陷,获得无缺陷接头。
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。为中国制造工业技术的发展和提高做出了Zhuo越贡献。东莞铝合金壳体搅拌摩擦焊报价
有力支撑了新型武器装备及工业发展。珠海搅拌摩擦焊转速
波音公司对多种搅拌摩擦焊接头进行了研究。薄板对接接头是航空领域使用Z普遍的一种连接方式. 这种搅拌摩擦焊接头容易制造,其实用性已经被证明。但是搭接接头的搅拌摩擦焊由于中间横向界面的存在,相对比较困难,材料的清洗,接头的外形以及上层零件的厚度减少等都需要研究。由于搅拌头肩台的存在,飞机肋条需要变为T形以承受焊接压力,焊后由于T形接头焊核两边存在缺口,由此引起的应力集中会减少接头的寿命。 T形接头的两侧存在缺口(图4°)的原因是T形搭接无法实现搅拌头和底部支撑材料的等宽度焊接. 底部材料必须作为搅拌塑化材料的容器实现焊接。缺口的存在通常会引起严重应力集中,从而减少结构件的疲劳寿命;但对T形接头以及扩展蒙皮的“蝴蝶”高周试验却很有趣,通过试验观察,疲劳失效很少发生在缺口的尾段,相反却多发生在悬臂筋条末端的未焊接蒙皮上。波音公司目前致力于搅拌摩擦焊研究和应用,其中主要研究薄板对接接头、厚板对接接头、薄板T形接头在航宇工业中的应用。珠海搅拌摩擦焊转速
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