搅拌摩擦焊促进飞机制造技术发展.doc

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1、搅拌摩擦焊促进飞机制造技术发展2003年11月中国航空工业第一集团公司某研究所承揽了-批某型号飞机方向舵液压零件的数控加工，该批工件采用7（X）0系列铝合金，内有多个盲孔及通孔，形状、结构复杂，整体采用数控机械加丁。但山于在盲孔加丁过程中出现失误，导致17件巫要产甜报废。山于该T件的材料昂贵，并且前期加T过程复杂，所以此次事故为企业造成了巨大的影响，仅单件的机械加工费用损失就达上万元，如果报废，不仅造成严重的经济损失,还将延谋工期适成极为不好的市场影响。在这种情况下，该所技术人员找到了北京赛福斯特技术冇限公司

2、（中国搅拌爍擦焊中心），公司技术人员通过对该产品的材料和结构进行分析，提出了对该批工件利用新型搅拌摩擦焊技术进行修复加工的方案，并最终成功实现了该种零件修复和再利用（如图1所示），为企业挽冋了市场信誉和大部分经济损失。图1搅拌摩擦焊修复的飞机零件搅拌摩擦焊是利用一种特殊的非耗损的搅拌头，旋转着插入被焊零件的焊接面，搅拌头与被焊零件的燃擦使搅样头附近区域的温度升爲,并使Z热塑化,当搅拌头沿着焊接界面向前移动时，在搅拌头高速旋转、摩擦以及挤压下，塑化金属材料山搅扌半头的前部向后过渡，在热-机联合作用下通过材料的扩

3、散连接形成致密的接头，搅样摩擦焊的焊接温度一般低于材料的熔点，焊接过程中始终没冇材料的熔化，所以搅样摩擦焊是一种固态连接方法。搅样爍擦焊使用的特殊搅拌头，一般山具有良好耐高温静态和动态力学和物理特性的抗携损材料制成，其中搅扌半头主要包括特形指棒和轴肩两部分，轴肩的宜径大于特形指棒的直径。随着搅样摩擦焊技术的发展，目前针对不同的焊接材料和结构，北京赛福斯特技术冇限公司已经开发出系列化的搅样头，分别应用于薄、中、厚板（25毫米）的连接，其中针对2〜12毫米厚的铝合金挤压形材，搅拌头的使用寿命都在千米以上，并目-焊

4、缝成形良好、性能优走。目前搅拌头单道可以实现厚度为50毫米的铝合金板材的搅样赚擦焊,双面焊可以焊接75毫米板材。总Z,搅拌头是搅拌凜擦焊技术的心脏。基于搅样摩擦焊过程中不存在材料熔化的特点，搅样燃擦焊儿乎可以焊接所冇系列的铝合金材料，尤其对于以前传统焊接方法认为“不可焊接”的，在宇航结构件中经常使用的2XXX和7XXX系列热处理沉淀强化和冷作硬化高强铝合金材料，也能得到可靠连接；搅拌摩擦焊在铜、镁、锌、铅等合金上的开发应用也取得很大进展，对于钢、钛合金和铝基复合材料的搅扌半摩擦焊研究也很成功，对于异种材料的连

5、接，搅扌半摩擦焊也具有较大的优越性，对于不同材料状态的铝合金，搅拌磨擦焊也能实现焊接,如锻压板材和挤圧形材的焊接，锻压板材和铸铝的焊接等。搅拌靡擦焊通过搅样头对被焊材料的摩擦加热、破碎、搅拌和顶锻等热-机行为的作用，得到了比母材金属还精细的微观组织接头，实现被焊材料的高质量可靠连接。普通条件卜的非热处理强化铝合金，搅拌摩擦焊接头的拉伸强度一般大于或优于母材;对于冷作和热处理强化铝合金，搅样摩擦焊接头的力学性能优于弧焊接头，另外，通过控制搅拌摩擦焊过程中焊缝区域的热输入，可以冇效地提烏焊接接头的力学性能指标，通

6、过焊后的时效处理，接头性能可以恢复到母材水平，当然通过对搅样头改进以及对焊接参数的优化，还能使上述搅扌半摩擦焊接头的力学性能得到进一步的改善。与熔焊方法相比较，铝合金材料的搅扌半磨擦焊接头的疲劳性能具有明显的优势，如研究表明A12014-T6.A12219、A15083-0.A17075等的搅拌摩擦焊疲劳性能均优于熔焊接头，其中对于A15083-0状态的铝合金，搅拌摩擦焊的疲劳性能完全可以达到与母材相同的水平。搅拌摩擦焊技术对于飞机结构制造从制造成本、巫量和连接质量的角度考虑，具有巨大的优越性，主要表现为如下

7、三个方面：降低系统制造成本一搅拌燃擦焊技术对于飞机铝介金结构的低成本、无紧同件的可靠连接提供了新的制造方法，已经在飞机等宁航飞行器的制造成本控制中得到成功应用，搅拌爍擦焊在飞机上的应用可以减少零件数量和库存、降低装配费用、减少设计成本、减少维修费用等；同时搅拌摩擦焊代替钏接可以降低接头巫量；对于给定的应力水平，搅扌半摩擦焊可以消除钏接和螺接的紧固孔引起的应力集中、提高飞机的疲劳性能和所必需的安全检验阀值以及时间间隔；消除板-板对接连接中的结合面，防止潮湿介质的入侵和腐蚀；消除不同材料紧固连接需要的紧固件和可能

8、的电势腐蚀作用;消除密封介质和局部材料保护等。提高飞机制造效率一传统的飞机多结构机械连接装配方法，冬件多，速度慢，制造步骤复杂，不容易实现生产装配H动化。但是搅样摩擦焊技术可以使飞机高成木，大件加工，机械连接方式变为低成木，小件焊接，整体成型结构方式。冇效提高飞机制造装配的效率，缩短飞机零、部件的制造装配周期。另外，搅样摩擦焊过程没有飞溅、电弧等强烈的电磁干扰，易于实现过程数字控制和生产自动化。提供