8.3 搅拌摩擦焊接特点
搅拌摩擦焊技术已经被证明在很多方面优于熔焊方法,尤其在轻合金连接方面,搅拌摩擦焊具有明显的优越性。其主要优点是:
(1)属于固相连接:焊缝中无气孔缺陷、无元素烧损、无热裂纹、无凝固时组织的偏析,热变形和残余应力小,可以实现大型框架结构的精密焊接;焊缝金属力学性能好,疲劳、断裂及弯曲等性能明显优于熔化焊,且接头力学性能各向同性。
(2)制造成本低:焊前无需开坡口和特殊清理,无需金属填料、保护气体或焊剂,能量消耗比熔化焊低80%,还可实现水下焊接;并且搅拌头属于非消耗性材料。
(3)易实现自动化:操作简便,类似于铣床加工过程,不需要传统焊接工人的培训,控制参数少,易于实现自动化。
(4)工作环境好:没有烟尘、飞溅、强弧光、辐照和辐射,噪声低的绿色连接技术。
(5)提高生产效率,缩短制造周期。
搅拌摩擦焊接之所以有这些优点,主要原因是:固相连接消除了与熔焊有关的裂纹,即液化或固化裂纹;不存在焊缝金属蒸发产生的合金元素损失,焊缝合金元素得到保存,因此焊接质量得到保证;由于搅拌头对材料产生的碾压、搅拌和锻造作用,可得到比基体金属更为细小的再结晶组织。在工艺参数选择恰当时,焊缝金属强度几乎接近母材的强度。
当然,搅拌摩擦焊也有其局限性。例如被焊工件必须夹紧固定,焊接过程中需要搅拌头向被焊工件施加足够大的顶锻压力和向前驱动力,这便要求焊接设备具有很好的刚性;焊后通常留有匙孔(可以通过其他焊接方法修补或者改进搅拌摩擦焊工艺消除)。在实践过程中,可以发现在工艺参数不当的情况下,经常会出现机械性的焊接缺陷,如孔洞和未焊透缺陷现象,严重影响焊件的综合性能。
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