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1、6电焊机,Vol.30,2000(1):6~9文章编号:1001-2303(2000)01-0006-04研究与设计搅拌摩擦焊的原理与应用TheprincipleandApplicationoftheFrictionStirWelding北京工业大学材料科学与工程学院(北京100022)史耀武(美国)爱尔帕索德克萨斯大学冶金与材料工程系唐伟BeijingIndustryUniversitySHIYao-wuetal!摘要∀搅拌摩擦焊是摩擦焊方法的新发展,是英国焊接研究所提出的专利技术。它可以对多种熔化焊接性差的有色金属等材料进行可靠的连
2、接,而且连接工艺简单、并有较好的工艺适应性。现已开始应用在航空航天与交通运输等领域的结构制造,并显示出良好的工程应用前景。本文主要介绍了搅拌摩擦焊的方法、过程和特点。关键词:搅拌摩擦焊;铝合金;工艺参数中图分类号:TG4398文献标识码:A[Abstract]ThepatenttechnologyofthefrictionstirweldingisadvancedbytheweldingresearchinstituteofEngland.Thefrictionweldingisanewdevelopmentoffrictionweldingm
3、ethod.Itcanreliablejoinforvariedweldabilitypoornonferrousmetaletcmaterial.Thejointechnologyissimpleandtechnologyadaptabilityisquitegoodinthefrictionstirwelding.Itisapplicationinaviation&spaceflightandcommunications&transportation.Themethodandprocessandcharacteristicofthefrictio
4、nstirweldingisinlroduced.Keywords:frictionstirwelding;;Al-alloy;technologyparameter1前言连接。挪威已建立了世界上第一个搅拌摩擦焊商业2摩擦焊是利用工件端面相互运动、相互摩擦所设备,可焊接厚3~15mm、尺寸6#16m的A1船板;产生的热,使端部达到热塑性状态,然后迅速顶锻,1998年美国波音公司的空间和防御实验室引进了完成焊接的一种方法。摩擦焊可以方便地连接同种搅拌摩擦焊技术,用于焊接某些火箭部件;麦道公司或异种材料,包括金属、部分金属基复合材料、陶瓷也把这种技术用于
5、制造Delta运载火箭的推进剂贮及塑料。摩擦焊方法在制造业中已应用40多年了,箱。本文主要介绍搅拌摩擦焊的方法、过程、特点以及焊接质量。由于其生产率高、质量好获得了广泛的工程应用,但焊接的对象主要是回转形零件,虽然也有其它形式2搅拌摩擦焊方法的摩擦焊技术出现,以克服被焊工件几何形状的限与常规摩擦焊一样,搅拌摩擦焊也是利用摩擦制或提高生产率,如相位摩擦焊、径向摩擦焊、线性热作为焊接热源。不同之处在于,搅拌摩擦焊焊接摩擦焊等,但实际应用很少。最近还出现了摩擦堆过程是由一个圆柱体形状的焊头(weldingpin)伸入焊,在工件上形成特殊性能的表面层。工件的
6、接缝处,通过焊头的高速旋转,使其与焊接工搅拌摩擦焊(FrictionStirWelding)是英国焊接研件材料摩擦,从而使连接部位的材料温度升高软化,究所TWI(TheWeldingInstitute)提出的专利焊接技同时对材料进行搅拌摩擦来完成焊接的。焊接过程[1,2]术。搅拌摩擦焊除了具有普通摩擦焊技术的优如图1所示。在焊接过程中,工件要刚性固定在背点外,还可以进行多种接头形式和不同焊接位置的垫上,焊头边高速旋转,边沿工件的接缝与工件相对收稿日期:199910087移动。焊头的突出段伸进材料内部进行摩擦和搅而且焊接过程中也不需要其它焊接消耗材料
7、,拌,焊头的肩部与工件表面摩擦生热,并用于防止塑如焊条、焊丝、焊剂及保护气体等。唯一消耗的是焊性状态材料的溢出,同时可以起到清除表面氧化膜接搅拌头。通常在A1合金焊接时,一个工具钢搅的作用。拌头可焊到800m长的焊缝。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A1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。目前搅拌摩擦焊主要是用在熔化温度较低的有色金属,如A1、Cu等合金。这和搅拌头的材料选择及搅拌头的工作寿
8、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图1搅拌摩擦焊接过程
