一种多用途新焊接工艺--摩擦搅拌焊接法.pdf

彭丽49几编译 人们对于弧光闪闪的电弧 研究所的共同研究并进行应用 接工艺，而接合的机理则与电弧 焊并不陌生，从与生活密切相关 技术的开发。日本主要作为铝合 焊等熔融焊接方法不同。 的手工作坊，到现代化大型制 金板材的划时代的接合方法，在 1.2FSW 工艺的特征 造、修理工厂的自动生产线，电 车辆等方面进行FSW的产品应 I)FSW不同于电弧焊，它 弧焊随处可见。目前，广泛应用 用研究，并研制出面向实用化的 是利用塑性流动的接合方法，因 于汽车、火车、飞机、船舶等铝合 基础研究成果及应用于产品的 接合部的温度在铝熔点以下，几 金的焊接作业，一般采用了MIG 关键技术，还开发成功可以接合 乎没有由于接合而导致的变形 (金属极惰性气体保护电弧焊)25m的长大铝合金空心挤压型 或收缩，此外，其热影响也小。强 等。但是，最近以来，一种焊接变 材作为车体结构面板的FSW接 度与MIG焊相同或在其以上，而 形小，焊接质量高于电弧焊，并 合装置，已将此成果应用于新一 外观质量比MIG焊好得多。 具有一系列独特优点的摩擦搅 代高速铁道车辆的铝合金本体 2)因为不便用填充材料(焊 拌焊接工艺取得了长足的发展，加工。 条或焊丝)，接合部的外观均匀一 在铝合金的焊接中显示了明显 1.1FSW 工艺的原理 致，不用喷涂便可使用。 的优势，可取得良好的经济技术 其工作原理是，金属斜工具 3)电弧焊的焊缝材料为凝 效益。而普通电弧焊必须用高温 一边旋转一边沿接合线向前移 固组织，形成晶粒粗大化的树枝 电弧熔化被接合金属及填充焊 动，这时，铝合金因摩擦热而软 状晶体，而FSW工艺的加工材 丝，所以在任何接合部均发生材 化，并被工具的旋转而拖曳，产 料形成热加工组织，由于可形成 料的热变形问题，尤其是车辆的 生塑性流动，同时，被接合金属 晶粒微细化的再结晶组织，所以 车体、船舶等板材如发生热变 还受到搅拌作用，在不使金属熔 可得到机械性质优异的接合部。 形，处理起来很麻烦，效果也不 化的情况下实现高质量接合。经 4)接合部的晶粒由于形成 好。 测试，接合部的温度为铝合金熔 大倾角晶界，所以耐受接合后的 摩擦搅拌焊接不用电弧热，点((660qC)以下，系固相接合。 塑性加工的变形能大。 而利用摩擦热，由于其焊接质量 该旋转工具是有顶端销部 5)不发生电弧的强光、溅 好，正在受到人们的普遍重视。 与轴肩部的旋转棒 (或搅拌棒)，射等，所以作业环境清洁;同时 1摩擦搅拌焊接原理、特征 销部用于摩擦搅拌接合面，插人 也不存在难闻的烟气，不产生紫 摩擦搅拌焊接法 (FSW)是 到被接合材料中一定的深度。而 外线或红外线等有害光线，对焊 1991年由英国焊接研究所发明 轴肩部用于推压被搅拌的金属。接作业人员的健康有好处。 的一种全新概念的焊接接合方 旋转棒相对于接合方向倾斜角 6) 由于FSW是机械接合， 法，并于1993年公开，以后，日 为5“以下。这样一来，从接合金 所以接合部是近于母材的组织， 本 日立公司参与了和英国焊接 属材料的观点来看，FSW属于焊 并且，依赖于作业者技术的程度 小，质量稳定，不像电弧焊那样 势。 面，关于FSW接合的容许间隙， 易于产生气泡或裂纹缺陷。 2焊接接合部的特性比较 由于FSW不使用熔融添加物即 7)可以仰接合，接合机构 以往，采用MIG电弧焊焊接 填充焊丝，所以基本上是在无间 简单，容易实现自动化，易于管 的材料往往会出现明显的弯曲 隙状态下接合。而在接合材料较 理，可以节省能源。 变形，而采用FSW接合的材料 长或加工精度不良时，则接合部 1.3经济效益 基本上不变形，这是由于FSW 要产生间隙。