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FSW搅拌摩擦焊特点

2022-12-14 15:02:04

焊接过程中也不需要其它焊接消耗材料,如焊条、焊丝、焊剂及保护气体等。唯一消耗的是焊接搅拌头。
 
同时,由于搅拌摩擦焊接时的温度相对较低,因此焊接后结构的残余应力或变形也较熔化焊小得多。特别是Al合金薄板熔化焊接时,结构的平面外变形是非常明显的,无论是采用无变形焊接技术还是焊后冷、热校形技术,都是很麻烦的,而且增加了结构的制造成本。
 
搅拌摩擦焊主要是用在熔化温度较低的有色金属,如Al、cu等合金。这和搅拌头的材料选择及搅拌头的工作寿命有关。当然,这也和有色金属熔化焊接相对困难有关,迫使人们在有色金属焊接时寻找非熔化的焊接方法。对于延性好、容易发生塑性变形的黑色材料,经辅助加热或利用其超塑性,也有可能实现搅拌摩擦焊,但这就要看熔化焊和搅拌摩擦焊哪个技术经济指标更合理来决定。
 
搅拌摩擦焊在有色金属的连接中已获得成功的应用,但由于焊接方法特点的限制,仅限于结构简单的构件,如平直的结构或圆筒形结构的焊接,而且在焊接过程中工件要有良好的支撑或村垫。原则上,搅拌摩擦焊可进行多种位置焊接,如平焊,立焊,仰焊和俯焊;可完成多种形式的焊接接头,如对接、角接和搭接接头,甚至厚度变化的结构和多层材料的连接,也可进行异种金属材料的焊接。
 
另外,搅拌摩擦焊作为一种固相焊接方法,焊接前及焊接过程中对环境的污染小。焊前工件无需严格的表面清理准备要求,焊接过程中的摩擦和搅拌可以去除焊件表面的氧化膜,焊接过程中也无烟尘和飞溅.同时噪声低。由于搅拌摩擦焊仅仅是靠焊头旋转并移动,逐步实现整条焊缝的焊接,所以比熔化焊甚至常规摩擦焊更节省能源。
 
由于搅拌摩擦焊过程中热输入相对于熔焊过程较小,接头部位不存在金属的熔化,是一种固态焊接过程,在合金中保持母材的冶金性能,可以焊接金属基复合材料、快速凝固材料等采用熔焊会有不良反应的材料。其主要优点如下:
 
(1)焊接接头热影响区显微组织变化小.残余应力比较低,焊接工件不易变形;
 
(2)能一次完成较长焊缝、大截面、不同位置的焊接.接头高:
 
(3)操作过程方便实现机械化、自动化,设备简单,能耗低,功效高,对作业环境要求低:
 
(4)无需添加焊丝,焊铝合金时不需焊前除氧化膜,不需要保护气体,成本低;
 
(5)可焊热裂纹敏感的材料,适合异种材料焊接:
 
(6)焊接过程安全、无污染、无烟尘、无辐射等。
 
搅拌摩擦焊也存在一定的缺点:
 
(1)焊接工件必须刚性固定,反面应有底板;
 
(2)焊接结束搅拌探头提出工件时,焊缝端头形成一个键孔,并且难以对焊缝进行修补;
 
(3)工具设计、过程参数和机械性能数据只在有限的合金范围内可得;
 
(4)在某种情况下,如特殊领域中要考虑腐蚀性能、残余应力和变形时,性能需进一步提高才可实际应用;
 
(5)对板材进行单道连接时,焊速不是很高;
 
(6)搅拌头的磨损消耗太快等。