汽车制造新技术——搅拌摩擦焊

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1、汽车焊接AutomobileWelding■中国搅拌摩擦焊中心/栾国红汽车制造新技术——搅拌摩擦焊随着中国经济的崛起，汽车消示。其中搅拌头主要由轴肩和搅拌个温度动态自适应平衡过程，被焊费的大幅度增长带动汽车工业进入针两部分组成，焊接时一般根据待接材料始终保持热塑化固相状态，又一个大发展时期，汽车工业迎来焊工件的材料、厚度和结构等选用由于整个焊接过程中被焊接金属材了新的发展机遇。但是，近期世界石不同形式的轴肩和搅拌针。料没有经过“熔化—凝固”过程，所油价格的快速增长使人们越来越关以得到的是优异的固相接头连

2、接，注汽车的使用成本以及汽车制造、所以搅拌摩擦焊接是一个固态连接使用和回收等环节对人类环境的冲过程。击和影响；所以汽车消费对汽车提搅拌摩擦焊的核心工艺技术是出的高速、舒适、节能、环保等要求搅拌头，搅拌头一般由特殊高温金对汽车设计和制造提出了新的挑战，属和金属烧结材料制成。搅拌摩擦世界汽车工业正在寻求利用新材料、焊接头中可以看出明显的搅拌头的图1搅拌摩擦焊工作原理新结构和新的制造技术来满足汽车搅拌痕迹，通常人们把搅拌摩擦焊工业发展的需要。其中，搅拌摩擦焊接头中典型环状结构称作“洋葱环”作为一种新型轻合金材

3、料连接技术，结构。搅拌摩擦焊接头中的这种典搅拌摩擦焊焊接过程中在搅拌受到越来越多汽车制造企业的关注。型结构特征一般认为是接头中没有头剧烈的搅拌、摩擦及锻压作用下，搅拌摩擦焊接技术（Friction空洞等缺陷的高质量接头的象征。焊缝金属材料塑性软化。塑化材料StirWelding，简称FSW）是由位于图2为铸造铝合金和锻压板材搅拌随着搅拌头的旋转，由搅拌针的前英国剑桥的英国焊接研究所（The摩擦焊接头，搅拌摩擦焊不仅消除部向后部转移过渡，过渡后的热塑WeldingInstitute，TWI）于1991年了

4、铸造空洞，并且接头中存在明显化金属在搅拌轴肩的作用下，受到发明的一项新型固相连接技术。该的“洋葱环”特征。了挤压和锻造，最终得到了由精细技术的发明为铝合金、镁合金等有的锻造组织构成的焊缝接头。如果色轻金属材料的连接提供了新方法。FSW接头被焊接接头材料温度升高，则由于自1996年以来，该技术正在逐渐被6mm6082材料的软化（甚至局部晶间熔化）降用于航空、航天、列车、船舶和汽车铸造铝合金板材低了焊接过程中的摩擦热的产生与制造等工业领域。铝合金塑性变形做功，接头金属温度就会搅拌摩擦焊技术下降，当温度降低到

5、一定程度时，摩搅拌摩擦焊是一种连续的、纯擦和塑性变形作功的增加又会使接图2铸造铝合金和6mm铝合机械的新型固相连接技术，如图1所头温度升高，实际搅拌摩擦焊是一金板材的搅拌摩擦焊TWI762006年第5期汽车焊接AutomobileWelding对于焊接材料而言，搅拌摩擦制造的超级GT赛车。焊可以焊接所有牌号的铝合金，包括可以熔焊的5000、6000系列铝合金和熔焊难以焊接的2000、7000和铝锂合金材料；同时搅拌摩擦焊还可以实现不同种材料的连接。正常情况下，搅拌摩擦焊不需要焊丝和保护气，焊接过程消耗较

6、少。焊接接头强度可以达到母材金属的80%图4美国FORD公司2005年利用搅拌摩擦焊生产的GT赛车和铝合金结构以上。铝合金具有很好的塑性和加工性能，可以进行锻造、铸造、机械加工或搅拌摩擦焊目前可以实现所有挤压，制造成各种复杂零件，应用于汽车车体结构和发动机零部件。比如，的熔焊焊接结构，通过搅拌摩擦焊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A4、A8设备，可以实现1D、2D和3D结构车型上采用了ASF结构的全铝制框架，其中包括铝板、挤压成型件以及铸造的焊接。并且由于焊透控制可以通铝合金等

7、铝制零件。法拉利公司的Modena以及本田的Insight两种车型也采过搅拌头来保证，所以迄今搅拌摩用了类似的铝制空间框架结构设计。而福特公司的P2000则采取了单体设计擦焊最大焊接深度还没有得到定义，的铝车身结构。专家预计，未来几年内铝合金材料在汽车工业中的使用量会图3为英国焊接研究所焊接的逐渐增加。100mm厚度的搅拌摩擦焊接头。汽车结构搅拌摩擦焊优越性汽车制造是一项规模化生产工业，所以汽车制造对汽车零部件的批量化质量要求非常严格，只有高质量的零部件才能保证整车较低维修和返修率，降低汽车的系统制造风

8、险，维持品牌形象。搅拌摩擦焊在汽车工业中的初步应用表明，搅拌摩擦焊非常适合批量化产品的制造，经过程序和参数优化，图3TWI焊接的厚度为100mm基于机床和自动化实现的搅拌摩擦焊接头质量具有非常高的一致性。的搅拌摩擦焊接头另外，搅拌摩擦焊汽车零件的接头性能非常优越，针对铝合金材料，一般条件下搅拌摩擦焊接头机械性能指标都大于普通熔焊技术指标和达到与接汽车铝合金材料近母材性能指标，并且有些指标，如冲击韧性，还要高于母材指标。这些特汽车通常选用能够