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惯性摩擦焊焊接开始前,将被焊工件分别装入焊机的飞轮旋转端和固定移动夹具端,将飞轮和旋转工件加速到设定速度,然后飞轮与动力源(一般为驱动电机或液压马达)脱开,移动夹具端向前移动,当工件接触后,两焊接端面开始摩擦加热,随着飞轮转速逐渐降低到一定速度时,开始对被焊接工件实施顶锻,并保持一定时间后,飞轮夹持端松开,移动夹具后退并松开工件,焊接过程结束,江苏摩擦焊搅拌头非标定制。惯性摩擦焊的工件具有自己的明显优势:焊接接头热影响区较窄,江苏摩擦焊搅拌头非标定制。焊接时间较短,江苏摩擦焊搅拌头非标定制。在焊接过程中,不同的摩擦焊搅拌工具得到的效果有很大差异。江苏摩擦焊搅拌头非标定制
摩擦焊搅拌工具只承受沿轴线的正压力和与旋转方向相反的摩擦扭矩,且随着下压深度的增加,正压力和摩擦扭矩逐渐增大:稳定焊接阶段搅拌针侧面除了前半部分承受压力和扭矩,还会承受与焊接方向相反的阻力以及由它产生的弯矩。当焊接过程进入稳定阶段时,摩擦焊搅拌工具承受的载荷只与轴肩和搅拌针的尺寸有关。摩擦焊搅拌工具的优化实验表明前进侧和后退侧的热机械影响区由于经历的热影响和搅拌作用不同,微观组织的晶粒尺寸和形态不同;水平轴肩圆柱螺纹摩擦焊搅拌工具(2#)在两种焊接速度下(33毫米/分钟和50毫米/分钟),得到的焊缝表面光滑、飞边较少,焊合区微观组织细小均匀、无方向性,综合力学性能较优。江苏摩擦焊搅拌头非标定制摩擦焊摩擦压力控制精度可达±0.3MPa,主轴转速控制精度可达±0.1%。
在摩擦焊搅拌工具中,搅拌头的旋转速度对接头的力学性能产生影响,主要是通过改变焊接热输入和材料塑性流动影响微观组织来实现的。当搅拌头的转速较低时,不能产生足够的摩擦热,从而热塑性流动层难以形成,然后导致固相连接不能实现,并且在焊缝中还特别容易形成孔洞等缺陷。由搅拌摩擦焊产热机制可知,随着旋转速度的增加,热输入便增加,热塑性流动层自上而下也逐渐扩大,使得焊缝中的孔洞逐步减小,当转速增加到特定值时,孔洞便开始慢慢消失,从而形成组织致密的高质量焊缝。但如果搅拌头转速太高,则会导致过高的焊接温度,产生其他影响焊接质量的缺陷。
摩擦焊技术的主要优点归结为如下几个方面:接头质量好且稳定。焊接过程由机器自动控制,参数设定后容易监控,重复性好,不依赖于操作人员的技术水平和工作态度。焊接过程不发生熔化,属固相热压焊,接头为锻造组织,因此焊缝不会出现气孔、偏析和夹杂,裂纹等铸造组织的结晶缺陷,焊接接头强度远大于熔焊、钎焊的强度,达到甚至超过母材的强度;效率高:对焊件准备通常要求不高,焊接设备自动化程度高,可在流水线上生产,每件焊接时间以秒计,一般只需零点几秒至几十秒,是其它焊接方法如熔焊、钎焊不能相比的。摩擦焊设备采用焊接工艺能有效利用材料。
随着外加电流从30A增加到150A,摩擦焊搅拌工具的较大磨损深度均呈现出逐渐减小趋势:其中具有柱状搅拌针的摩擦焊搅拌工具(1#、2#)在5组外加电流作用下的较大磨损深度均比锥形摩擦焊搅拌工具大(3#、4#、5#),较大磨损深度的减小速率经历了较快到平缓的变化过程:4#和5#摩擦焊搅拌工具的内凹轴肩外面表面与塑性材料接触充分,因此在该区域形成了环形磨损区。载流搅拌摩擦焊接通过复合外加电流内生电阻热以提高焊缝温度、降低塑性材料的热变形流变应力、增强材料流动性、降低摩擦焊搅拌工具与焊接材料间的相对滑动速度,从而减小摩擦焊搅拌工具在焊接过程中的机械载荷和磨损。摩擦焊与闪光焊比较,节省电能80~90%左右,此外工件焊接余量小。江苏搅拌头定制
摩擦焊搅拌工具的使用比熔化焊甚至常规摩擦焊更节省能源。江苏摩擦焊搅拌头非标定制
在摩擦焊搅拌工具中,对于可焊热裂纹敏感的材料,适合异种材料焊接;焊接过程安全、无污染、无烟尘、无辐射等。焊接过程中也不需要其它焊接消耗材料,如焊条、焊丝、焊剂及保护气体等。主要消耗的是焊接搅拌头。同时,由于搅拌摩擦焊接时的温度相对较低,因此焊接后结构的残余应力或变形也较熔化焊小得多。特别是Al合金薄板熔化焊接时,结构的平面外变形是非常明显的,无论是采用无变形焊接技术还是焊后冷、热校形技术,都是很麻烦的,而且增加了结构的制造成本。原则上,搅拌摩擦焊可进行多种位置焊接,如平焊,立焊,仰焊和俯焊;可完成多种形式的焊接接头,如对接、角接和搭接接头,甚至厚度变化的结构和多层材料的连接,也可进行异种金属材料的焊接。江苏摩擦焊搅拌头非标定制