攪拌摩擦焊(簡稱FSW)原理,其中攪拌頭由特殊形狀的攪拌指棒和軸肩組成,攪拌指棒的形狀比較特殊,一般要用具有良好耐高溫力學和物理特性的抗磨損材料制造,焊接過程中攪拌指棒要旋轉著插入被焊材料的結合界面處,并且沿著待焊界面向前移動,攪拌指棒長度一般略小于被焊材料的厚度。 攪拌摩擦焊對于輕合金材料如:鋁合金、鎂合金、鋅合金等的連接在焊接方法、力學性能和生產效率上具有其他焊接方法不可比擬的優越性;由于焊接溫度一般低于材料的熔點,所以攪拌摩擦焊是一種固態連接方法,焊縫接頭具有優良的力學性能和很小的焊接變形,焊接過程中不需要保護氣和焊絲,沒有熔化、煙塵、飛濺、弧光,是一種環保型的新型連接技術。 目前,攪拌摩擦焊可以實現對接、搭接、角接等多種結構形式的連接,攪拌摩擦焊在輕合金結構件的制造中得到了越來越的應用。隨著新能源汽車發展和推廣,輕量化是汽車制造商追求的一大目標,大多廠家選鋁合金用于輕量化車身。中山正規攪拌摩擦焊發展趨勢
一般汽車零部件的FSW焊接 一些典型汽車零件的焊接如圖8所示。隨著汽車平均用鋁量的增大,以及鋁制汽車零件的增多,攪拌摩擦焊在汽車工業會得到越來越的應用。如∶發動機和底盤支架、油箱、公共汽車和機場用車輛、汽車篷蓋、液壓成型管接頭、輪箍、摩托車和自行車車架、坯料縫合、空間結構,連接擠壓成型管與鑄造節點、卡車車體、帶有關節的吊車/人員通道、罐車、卡車的起重機構、起重機車、鋁合金材質汽車的維修、裝甲車、鎂或鎂/鋁焊接。 a 緩沖器的FSW焊接 攪拌摩擦焊焊接過程中需要施加一定的壓緊力,尤其是工件厚度、材料不同,需要的機床結構剛度不同,主軸驅動力矩也不同,所以需要根據工件尺寸的厚度、大小、形狀等選擇不同結構形式的的攪拌摩擦焊設備。廣東攪拌摩擦焊裝備批發價為實現傳統制造業的轉型升級和綠色制造起到示范作用。
從目前的實際應用來看,攪拌摩擦焊技術具有許多優點。波音公司的應用表面,攪拌摩擦焊技術能夠有效提高焊接接頭強度、縮短生產周期、節約制造費用并減少焊接缺陷。比如攪拌摩擦焊技術在Ddlta Ⅳ型火箭中心助推器上的應用使焊接接頭強度增加了30%-50%;制造周期降低了大約80%,由原來的23天減少為6天;通過改進接頭設計,Ddlta Ⅳ和Ddlta Ⅱ的制造費用節省了60%;截止2002年4月,波音公司已經用攪拌摩擦焊技術為Ddlta Ⅱ型火箭生產了2100m長的無缺陷焊縫。在日立公司的應用表面,采用攪拌摩擦焊技術焊接鋁合金列出壁板結構,可以獲得較小的變形量(為MIG結構的1/12)、較高的沖擊韌性(約為母材的1.7倍,是MIG接頭的2.4倍)。 由于以上種種優點,攪拌摩擦焊技術不被用于火箭和高速列出的制造,在飛機、裝甲運兵車、汽車以及船舶等領域同樣得到了不同程度的應用。
在電力、電子行業中、為解決大功率器件發熱燒毀或過熱導致性能不穩定等問題,常常需要使用輔助的散熱器為器件降溫。在需要對工作溫度進行嚴格控制的場合,大概每個功率在50W以上的元器件至少使用1~2個鋁散熱器、因此、散熱器在電子產品上的應用非常大。如某研究所開發的650KW大功率斬波器上的1GBT大功率開關元器件必須就安裝在水冷散熱器上才能正常工作。而水冷散熱器在使用中,其密封與否、散熱效率的高低將直接影響大功率開關元件的正常運行,同時這也是整個裝置正常運作的關鍵。 傳統的散熱器較多采用銅、鋁及其合金制造,連接工藝一般采用釬焊,部分采用熔焊。目前,從經濟性、輕量化方面考慮、用鋁材代替傳統的銅材制造散熱器是非常理想的。但是,與銅相比、鋁更加不易釬焊,由于其較大的線膨脹系數,熔焊就更加困難。 對于散熱器這樣大而復雜的鋁部件,焊接成為加工制造中Z難的一道工序。 攪拌摩擦焊技術屬于固態焊接技術,具有優異的接頭強度,對傳統焊接方法難焊和不能焊接的鋁、銅、鎂等有色合金有很好的適應性。該技術非常適用于鋁或銅質散熱器的焊接。攪拌摩擦焊是一種新型的連接技術,為工業制造領域輕合金結構件的連接翻開了嶄新的一頁。
攪拌摩擦焊是一種連續的、純機械的新型固相連接技術,攪拌摩擦焊工作原理圖如圖1所示4°,其中攪拌頭主要由軸肩和攪拌針組成,根據待焊工件的材料、厚度和結構等焊接時需要選用不同形式的軸肩和攪拌針,攪拌針長度一般略小于被焊接工件的厚度。 攪拌摩擦焊焊接過程中,攪拌針通過攪拌、摩擦使焊縫金屬材料熱塑化、熱塑化材料在攪拌頭的旋轉摩擦作用下由攪拌針的前部向后部轉移過渡,過渡后的熱塑化金屬在攪拌軸肩的作用下受到了擠壓和鍛造,終得到了由精細的鍛造組織構成的焊縫接頭,由于整個焊接過程中被焊接金屬材料沒有經過“熔化-凝固”過程,所以得到的是優異的固相接頭連接。 攪拌摩擦焊縫組織不存在熱裂紋、液化裂紋、氫氣孔等在熔化焊接工藝中經常存在的焊接缺陷;焊接接頭可以采用對接、搭接或丁字接頭等多種形式;接頭強度可以達到或接近母材強度、對于2000和6000系列鋁合金,通過焊后時效處理可以提高接頭強度,6082-T4鋁合金母材、攪拌摩擦焊接頭以及時效處理后的攪拌摩擦焊接頭性能比較見表151。不經過時效處理的攪拌摩擦焊接頭已經接近母材強度;時效處理以后,接頭強度提高,并遠遠超過母材強度。廣州地鐵3號線城軌車輛的車體就大量使用了攪拌摩擦焊。中山臺式攪拌摩擦焊設備參數
攪拌摩擦焊已經在船舶鋁合金預成形壁板結構件上得到成功應用。中山正規攪拌摩擦焊發展趨勢
近些年來,高速鐵路在我國發展速度較快,高速列車的制造技術也得到了大力發展,列車車體的制造材料實現了從碳鋼到不銹鋼、鋁合金的轉變。 6000系鋁合金具有中等強度、優異的成形性和耐蝕性,是目前鋁合金車體應用量ZUI大的鋁合金,然而, 使用熔化焊方法焊接鋁合金,易出現氣孔、焊接熱 裂紋及軟化等焊接缺陷;攪拌摩擦焊與傳統熔焊法相比,具有焊接接頭外觀平整、性能優良、焊后殘余應力和變形小,無煙塵、無輻射,不需焊絲、 不需氣體保護、節能等優點申,人們在FSW研究和實際應用中已經發現,盡管這種方法本身可以獲得高質量的接頭,但是焊接工藝參數選取不當會產生焊接缺陷,使接頭質量的下降,在這種情況下,實現接頭質量的控制和預測是FSW的工業化應用亟待解決的問題。中山正規攪拌摩擦焊發展趨勢
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