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搅拌摩擦焊工艺参数

2022-07-20 21:21:58

  
  搅拌摩擦焊工艺参数主要有搅拌头的倾角、搅拌头的旋转速度、搅拌头的插入深度、插入速度、插入停留时间、焊接速度、焊接压力、回抽停留时间、搅拌头的回抽速度等。

  1.搅拌头倾角
  搅拌摩擦焊时,搅拌头通常会向前倾斜- -定角度,以便焊接时搅拌头肩部的后沿能够对焊缝施加一-定的焊接顶锻力。搅拌头的倾角设计指标一般为士5 ,对于薄板(厚度为I Gmm)搅拌头倾角采用小角度,通常为1-2,对于中厚板(厚度大于6mm),根据被焊接工件的结构和焊接压力的大小,搅拌头的倾角通常采用3-5  。
  2.搅拌头的旋转速度
  搅拌头的旋转速度与焊接速度相关,但通常由被焊接材料的特性决定,对于特定的材料,搅拌头的旋转速度-般对应着一个最佳工艺窗口,在此窗口内旋转速度可以在一定的范围内波动,以便和焊接速度相匹配,实现高质量的焊接。据搅拌头的旋转速度,搅拌摩擦焊接可以分为冷规范、弱规范和强规范,各种铝合材料焊按规范分类如表所际。
  3.搅拌头插入深度
  搅拌头的插入深度一般指搅拌针插入被焊接材料的深度,但有时可以指搅拌肩的后沿低于板材表面的深度。对接焊时,焊接深度-般等于搅拌针的长度,由于搅拌针的顶端距离底部垫板之间保持一定间隙,搅拌针插入材料表面后还可以在一定范围内波动,所以焊接深度和搅拌针的长度又有较小的差别。考虑搅拌针的长度一般为固定值(可伸缩搅拌头除外) ,所以搅拌头的插入深度也可以用搅拌肩的后沿低于板材表面的深度来表示。对于薄板材料,此深度一般为01-0.3mm之间, 对于中厚板材料此深度-般不超过0.5mm。
  4.搅拌头插入速度
  搅拌头的插入速度-般指搅拌针插入被焊接材料的速度,其数值主要和搅拌针的类型以及板材厚度有关。在搅拌针与被焊板材接触的瞬间,轴向力会陡增,若插入速度过快,在被焊板材尚未完全达到热塑性状态的情况下会对设备主轴造成极大损伤;若插入速度过慢,则会造成温度过热影响焊接质量。
  5.插入停留时间
  插入停留时间指搅拌针插入被焊接材料到达预设插入深度后搅拌头未开始横向移动的时间。插入停留时间数值主要与被焊材料和板材厚度有关。若停留时间过短,被焊板材尚未完全达到热塑性状态,焊缝温度场未达到平衡状态开始焊接,会在焊缝出现隧道形孔洞;若停留时间过长,被焊材料过热易于发生成份偏聚,会在焊缝表面出现渣状物,同时在焊缝内部也易出现“S”型黑线,影响焊缝质量。该数值选取原则是,板材薄停留时间短;被焊材料易于塑性流动,停留时间短;被焊材料对热敏感,过热易于发生成份偏聚,停留时间短。一般停留时间在 5-20s之间选择。
  6.焊接速度
  搅拌摩擦焊时的焊接速度指搅拌头沿焊缝移动速度,或者被焊接板材相对于搅拌头的移动速度。焊接速度的大小一般由被焊接材料的厚度来决定,另外考虑生产效率及搅拌摩擦焊工艺柔性等其他因素,搅拌摩擦焊的焊接速度可在一-定范围内波动。
  7.焊接压力
  搅拌摩擦焊的焊接压力指焊接时搅拌头向焊缝施加的轴向顶锻压力。焊接压力的大小与被焊接材料的强度、刚度等物理特性以及搅拌头的形状和焊接时的搅拌头压入被焊接材料的深度等有关。但对于特定厚度的材料和搅拌头,搅拌摩擦焊的焊接压力正常焊接时一般保持恒定。所以当工件和设备变形和饶度较大时,搅拌摩擦焊设备的控制方式-般采用恒压控制。
  8.回抽停留时间
  回抽停留时间指搅拌头横向移动停止后,搅拌针尚未从被焊接材料中抽出的停留时间。若回抽停留时间过短,被焊板材热塑性流动尚未完全达到平衡状态,会在焊缝“尾孔”附近出现孔洞;若停留时间过长,被焊材料过热易于发生成份偏聚,会影响焊缝质量。
  9.搅拌头的回抽速度
  搅拌头的回抽速度-般指搅拌针从被焊接材料中抽出的速度,其数值主要和搅拌针的类型以及板材厚度有关。若回抽速度过快,被焊板材热塑性金属会随搅拌针的回抽造成的惯性向上运动,从而造成焊缝根部的金属缺失,出现孔洞。