铝合金的搅拌摩擦焊接

搅拌摩擦焊fsw是由英国焊接研究所twi  1991 年提出的新的固态塑性连接工艺。图1为搅拌摩擦焊接示意图[3 ] 。其工作原理是用一种特殊形式的搅拌头插入工件待焊部位,通过搅拌头高速旋转与工件间的搅拌摩擦,摩擦产生热使该部位金属处于热塑性状态,并在搅拌头的压力作用下从其前端向后部塑性流动,从而使焊件压焊在一起。图2 为搅拌摩擦焊接过程[4 ] 。由于搅拌摩擦焊过程中不存在金属的熔化,是一种固态连接过程,故焊接时不存在熔焊的各种缺陷,可以焊接用熔焊方法难以焊接的有色金属材料,如铝及高强铝合金、铜合金、钛合金以及异种材料、复合材料焊接等。目前搅拌摩擦焊在铝合金的焊接方面研究应用较多。已经成功地进行了搅拌摩擦焊接的铝合金包括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。国外已经.进入工业化生产阶段,在挪威已经应用此技术焊接快艇上长为20 m 的结构件,美国洛克希德·马丁航空航天公司用该项技术焊接了铝合金储存液氧的低温容器火箭结构件。

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以下四个方面是在铝合金焊接时需要重点考虑的四个方面：1.应该采用什么工艺才能---地焊接铝及其合金?

随着铝合金在更多行业的使用量日益增加，制造商需要斟酌及改进这些材料的连接方法，并能够实现在不影响生产率的前提下地提高产品。

钨极弧焊通常是可以提供高焊缝的焊接方法。该方法使用非消耗性的钨电极进行集体金属的熔化。根据母材和用途的不同，焊接时可以选择添加焊接材料。使用钨极弧焊尽心焊接时，焊接材料是独立添加的，这样就不会涉及到电弧作用下的熔滴过渡过程。不转移任何金属横跨电弧。在焊接过程中采取适当的工艺并且在焊前进行合理的清洗通常会获得孔隙率较低的焊接接头。钨极弧焊还有热输入低、焊缝表面光滑美观、无飞溅、低等特点。正是由于钨极弧焊有这些优势，使得该方法在对焊接要求---的航空工业领域---推崇。但是钨极弧焊也有其自身的缺点，那就是其金属熔覆效率较低，并且焊接速度较慢，难以适应的生产节奏。

近年来熔化极气保护焊技术取得了可喜的进展。这种方法既能够---接头的焊接，也具有较高的生产效率，已经成为时下受欢迎的铝合金焊接方法。熔化极气保护焊与钨极弧焊的不同之处在于焊接过程中焊接材料自身就是电极，电极不断熔化并过渡到焊缝之中。但是由于铝挑战性。为了---焊接过程中送丝的高稳定性，送丝机的传动装置应使用u型槽传动辊、并配备适当的塑料导线导轨、非钢衬套和正确的内径接触头。使用正确的熔化极气保护焊参数和工艺可以避免未熔合和气孔的出现，并且生产效率要高于钨极弧焊。

铝在空气中及焊接时极易氧化，生成的氧化铝（al2o3）熔点高、非常稳定，不易去除。阻碍母材的熔化和熔合，氧化膜的比重大，不易浮出表面，易生成夹渣、未熔合、未焊透等缺欠。铝材的表面氧化膜和吸附大量的水分，易使焊缝产生气孔。焊接前应采用化学或机械方法进行严格表面清理，清除其表面氧化膜。在焊接过程加强保护，防止其氧化。钨极弧焊时，选用交流电源，通过“阴极清理”作用，去除氧化膜。气焊时，采用去除氧化膜的焊剂。在厚板焊接时，可加大焊接热量，例如，---弧热量大，利用

---气或---混合气体保护， 采用大规范的熔化极气体保护焊，在直流正接 下，可不需要“阴极清理”。