天津理想动力科技有限公司是集研究、开发、生产和销售为一体,专门从事生产自动化和机器人应用技术领域的新型科技类公司。
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公司的产品广泛的应用到了全世界的各行各业。如:点焊、焊接、切割、搬运、打磨、喷涂、装配的机器人系统和自动化专机的应用。为用户解决方案、给您贴心的服务。
搅拌摩擦焊的应用
1.在航天领域,搅拌摩擦焊已经成功应用在火箭和航天飞机助推燃料筒体的纵向对接焊缝和环向搭接接头的焊接,如图2-33所示。用ESAB公司生产的称为SuperStir的搅拌摩擦焊机焊接了直径2.4m、板厚22.2mm、型号为2014-T6铝合金δ筒的纵缝,与MIG焊相比,搅拌摩擦焊缺陷率很低,MIG焊焊缝长832cm出现一个缺陷,而搅拌摩擦焊焊缝长7620cm出现一个缺陷,相当MIG焊的1/10。最近在δⅣ火箭中搅拌摩擦焊焊接的1200m长焊缝中无任何缺陷出现。
2.在电子工业方面,摩擦焊搅拌焊接,搅拌摩擦焊已用于大型铝合金散热片的焊接,大型宽幅铝合金散热片是高速列车、城轨等轨道车辆的重要部件。
铜的熔点和热传导率比铝高,铜及铜合金采用一般熔焊方法也是极困难的。在欧洲用搅拌摩擦焊制作了大型铜容器,用来储藏高能性物质,将盖和筒体焊接在一起,熔深为58mm,搅拌头的肩部直径为60mm,接头附近的温度高达750℃。与非真空电子束焊相比,非真空电子束焊的焊速为254mm/min,而搅拌摩擦焊为100.4mm/min,焊速较慢,但没增加热输入,所以能满足要求。
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增加轴肩的下压量即增加了搅拌头对试样表面的压力,使搅拌头和焊件之间获得足够摩擦热,提高了焊缝组织的致密度,使焊缝成型得到改善。但压力过大,会造成摩擦力增大,搅拌头向前移动的阻力增大,且易造成焊缝凹陷,焊缝表面出现飞边、毛刺。
因此,下压量的选择对焊缝飞边的产生有着重要的影响,在搅拌头转速和焊速一定的情况下,选择合适的下压量是得到成形良好焊缝的关键因素。图4e、图4f是下压量为0.15mm时,成形良好的焊缝正面和反面图。
根据以上试验结果,当转速为1200~1500r/min、焊速为30~60mm/min,轴肩下压量为0.15~0.2mm时,可以得到表面成形良好、剖开后没有孔洞和隧道的焊缝。
1.镁合金搅拌摩擦焊焊接接头的成形质量影响的因素是搅拌头的旋转速度、焊接速度和轴肩的下压量。
2.搅拌头转速过快或者焊接速度过慢时,单位长度焊缝上的热输入量过多,会使焊接区温度接近母材的熔化温度而出现局部过热甚至熔化现象;反之,当搅拌头转速不够或者焊接速度过快时,焊接区获得的热量较少,材料达不到塑性流变状态并且不能充分流动,以致形成隧道型缺陷或在表面出现沟槽。
3.当轴肩下压量过低时,焊缝内部组织疏松或出现孔洞、隧道型缺陷,在焊缝表面出现沟槽,甚至肩部对焊接区起不到封闭作用而使焊缝金属流外溢;下压量过大,摩擦搅拌焊设备,会造成摩擦力增大,搅拌焊头向前移动的阻力增大,易使焊缝凹陷,焊缝表面出现飞溅。
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搅拌摩擦焊参数的选择
搅拌摩擦焊接是一个复杂的过程,在搅拌头确定的前提下,搅拌摩擦焊的工艺参数是搅拌头的旋转速度R、焊接速度v和轴肩的下压量。搅拌摩擦焊焊接接头的成型特点及性能和搅拌摩擦焊过程中单位长度焊缝吸收的能量有密切的关系,而单位长度焊缝吸收的能量同旋转速度与焊接速度的比值R/v有关,R/v值越大,搅拌摩擦焊,表明搅拌头在单位长度的焊缝上旋转的次数越多,则输入材料内的热量越多,焊区的温度越高。反之,R/v值越小,则焊区的温度越低。
搅拌摩擦焊工艺试验过程中,在焊接压力及焊接速度不变的情况下(焊接速度为40mm/min,下压量为0.17mm),搅拌头旋转速度较低时,摩擦产热功率小,焊接区金属不能达到热塑性状态,不足以形成热塑性流动层,使得搅拌摩擦焊过程类似于金属的铣削加工,从而在焊缝表面产生沟槽。图1a为搅拌头转速为1000r/min时在焊缝表面产生沟槽。由于热输入不够,焊缝区金属不能完全塑化,塑性流动不够,使得部分镁合金粘附在搅拌头上,不能形成闭合的焊缝。此时由于搅拌头的探针上粘附了镁合金,其起搅拌作用的部分尺寸有所增加,使得焊缝背面出现焊透的现象(图1b);当搅拌头转速提高为1100r/min时,焊接区内摩擦产热量增加,在接近试样表面的搅拌焊针周围,首先形成热塑性流动层,但在焊缝的内部,由于热塑性层的温度相对较低,还无法完成流动、填充、挤压、扩散过程,焊缝表面的沟槽虽然消失,但如果沿焊缝的横截面将其切开,则焊缝内部可能有孔洞甚至出现隧道型缺陷,不能形成良好的固相连接;如果搅拌头旋转速度继续增加到1200r/min,由于热输入的增加,热塑性层逐渐扩大和流动,铝合金搅拌摩擦焊,使得焊缝中的孔洞和隧道消失,形成致密的焊缝(图1)。当搅拌头转速超过1500r/min时,由于旋转速度过高造成热输入过大而导致焊缝金属过热,甚至局部产生熔化现象。