針對鋁合金焊接的難點，近些年來提出了幾種新工藝，在交通、航天、航空等行業(yè)得到了一定應(yīng)用，幾種新工藝可以很好地解決鋁合金焊接的難點，焊后接頭性能良好，并可以對以前焊接性不好或不可焊的鋁合金進(jìn)行焊接。
攪拌摩擦焊FSW(Friction Stir Welding)是由英國焊接研究所TWI(The Welding Institute)1991年提出的新的固態(tài)塑性連接工藝。圖1為攪拌摩擦焊接示意圖。其工作原理是用一種特殊形式的攪拌頭插入工件待焊部位，通過攪拌頭高速旋轉(zhuǎn)與工件間的攪拌摩擦，摩擦產(chǎn)生熱使該部位金屬處于熱塑性狀態(tài)，并在攪拌頭的壓力作用下從其前端向后部塑性流動，從而使焊件壓焊在一起。圖2為攪拌摩擦焊接過程。由于攪拌摩擦焊過程中不存在金屬的熔化，是一種固態(tài)連接過程，故焊接時不存在熔焊的各種缺陷，可以焊接用熔焊方法難以焊接的有色金屬材料，如鋁及高強(qiáng)鋁合金、銅合金、鈦合金以及異種材料、復(fù)合材料焊接等。目前攪拌摩擦焊在鋁合金的焊接方面研究應(yīng)用較多。已經(jīng)成功地進(jìn)行了攪拌摩擦焊接的鋁合金包括2000系列(Al- Cu)、5000系列(Al - Mg)、6000系列(Al - Mg - Si)、7000系列(Al - Zn)、8000系列(Al - Li)等。國外已經(jīng)。進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)階段，在挪威已經(jīng)應(yīng)用此技術(shù)焊接快艇上長為20 m的結(jié)構(gòu)件，美國洛克希德·馬丁航空航天公司用該項技術(shù)焊接了鋁合金儲存液氧的低溫容器火箭結(jié)構(gòu)件。
鋁合金攪拌摩擦焊焊縫是經(jīng)過塑性變形和動態(tài)再結(jié)晶而形成，焊縫區(qū)晶粒細(xì)化，無熔焊的樹枝晶，組織細(xì)密，熱影響區(qū)較熔化焊時窄，無合金元素?zé)龘p、裂紋和氣孔等缺陷，綜合性能良好。與傳統(tǒng)熔焊方法相比，它無飛濺、煙塵，不需要添加焊絲和保護(hù)氣體，接頭性能良好。由于是固相焊接工藝，加熱溫度低，焊接熱影響區(qū)顯微組織變化小，如亞穩(wěn)定相基本保持不變，這對于熱處理強(qiáng)化鋁合金及沉淀強(qiáng)化鋁合金非常有利。焊后的殘余應(yīng)力和變形非常小，對于薄板鋁合金焊后基本不變形。與普通摩擦焊相比，它可不受軸類零件的限制，可焊接直焊縫、角焊縫。傳統(tǒng)焊接工藝焊接鋁合金要求對表面進(jìn)行去除氧化膜，并在48 h內(nèi)進(jìn)行加工，而攪拌摩擦焊工藝只要在焊前去除油污即可，并對裝配要求不高。并且攪拌摩擦焊比熔化焊節(jié)省能源、污染小。
攪拌摩擦焊鋁合金也存在一定的缺點：①鋁合金攪拌摩擦焊接時速度低于熔化焊；②焊件夾持要求高，焊接過程中對焊件要求加一定的壓力，反面要求有墊板；③焊后端頭形成一個攪拌頭殘留的孔洞，一般需要補(bǔ)焊上或機(jī)械切除；④攪拌頭適應(yīng)性差，不同厚度鋁合金板材要求不同結(jié)構(gòu)的攪拌頭，且攪拌頭磨損快；⑤工藝還不成熟，目前限于結(jié)構(gòu)簡單的構(gòu)件，如平直的結(jié)構(gòu)、圓形結(jié)構(gòu)。攪拌摩擦焊工藝參數(shù)簡單，主要有攪拌頭的旋轉(zhuǎn)速度、攪拌頭的移動速度、對焊件的壓力及攪拌頭的尺寸等。
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