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词条 搅拌摩擦点焊
释义

1 引言

随着全球资源与环境保护问题的日趋严峻,运载工具的轻量化设计成为汽车、航空航天等制造领域的

发展方向。一方面采用铝合金代替传统的钢材料,另一方面通过高效的新型工艺技术提高产品的可靠性

并降低产品重量。铝合金作为运载工具的主要制造材料,其主要连接方式是焊接和铆接。在欧洲汽车车体

生产中,常用的连接技术是YAG激光焊接方法,在日本车体制造中常用电阻点焊方法,运载火箭贮箱的制

造过程中要大量应用电阻点焊和铆接技术,而航空飞行器的制造过程更需要广泛采用铆接技术。电阻点焊生产效率高、操作灵活性好,但也存在许多局限性,主要表现在:a.焊接过程需要提供大电流,耗能大;

b.铝合金表面氧化膜造成电极寿命明显缩短;C.由于焊接大电流的作用,工件将产生明显的热变形,且焊缝中易出现缺陷和焊点质量不稳定,接头质量差;d.焊接过程中有飞溅,点焊工作环境差。铆接是铝合金构件中一种常用的连接技术,但是采用铆接技术一方面会增加铝合金构件的重量,另一方面在铆接过程中会产生大量的噪音,生产环境恶劣,另外,铆接技术需要在铝合金构件上预开孔,增加了生产成本。因此,研究开发铝合金新的点焊连接技术替代传统的电阻点焊和铆接技术,对扩大铝合金在汽车工业的应用,推动汽车轻量化发展以及提高航空、航天运载能力具有十分重要的意义。

搅拌摩擦点焊(Friction Stir Spot Welding,FSSW)是在“线性”搅拌摩擦焊接基础上,新近研究开发的

一种创新的焊接技术。FSSW可以形成点焊的搭接接头,其焊缝外观与通常应用于铝合金构件的电阻点焊类似,因而具有很高的应用价值和研究意义。2 搅拌摩擦点焊的基本原理目前, 已公开的资料中报道了两种不同的FSSW技术。第一种方法是日本Mazda汽车公司于1993年发明的搅拌摩擦点焊 J,基本原理如图l所示。这种搅拌摩擦点焊又称为“带有退出孔的搅拌摩擦点焊”技术,采用的焊接设备与普通搅拌摩擦焊接设备类似,具体的焊接过程可分为3个阶段:a.压入过程:搅拌头不断旋转,通过施加顶锻压

力插入连接工件中,在压力作用下工件与搅拌头之间产生摩擦热,软化周围材料,搅拌头进一步压入工件;b.连接过程:搅拌头完全镶嵌在工件中,保持搅拌头压力并使轴肩接触工件表面,继续旋转一定时

间:C.回撤过程:完成连接后搅拌头从工件退出,在点焊缝中心留下典型的退出凹孔。

第二种方法是德国GKSS研究中心于1999年发明的搅拌摩擦点焊,采用特殊的搅拌头,通过精确

控制搅拌头各部件的相对运动,在搅拌头回撤的同时填充搅拌头在焊接过程中形成的退出孔,采用该方法

焊接的点焊缝平整,焊点中心没有凹孔。搅拌摩擦点焊的搅拌头主要由三部分组成,分别为最内部的探

针、中间层的袖筒以及最外层的夹套。其中,夹套在焊接时固定,不发生旋转,而中间层的袖筒和最内层

的探针在焊接时既发生旋转也发生沿轴向的相对运动。

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更新时间:2024/12/23 15:44:33