


搅拌摩擦焊广泛适用于各类材料,目前已成功实现了铝、镁等低熔点金属及合金、铜合金、钛合金、钢铁材料、金属基复合材料以及异种金属(铝/铜、铝/镁、铝/钢等)的焊接。
搅拌摩擦焊焊接工艺:主要有双轴肩搅拌摩擦焊、静轴肩搅拌摩擦焊、搅拌摩擦点焊、恒压力搅拌摩擦焊、复合能场搅拌摩擦焊、搅拌摩擦增材制造。
双轴肩搅拌摩擦焊:(缩写BT-FSW)与传统FSW相比,其搅拌头为上、下轴肩结构,两个轴肩通过搅拌针连接,下轴肩取代了传统FSW的背部刚性支撑垫板,对工件进行自支撑,实现中空部件的焊接。上、下双轴肩的结构在焊接过程中降低了接头厚度方向的温度梯度,减小了接头组织不均匀性,可实现根部全焊透的焊接。
静轴肩搅拌摩擦焊:(缩写SS-FSW)采用轴肩与搅拌针分体式设计,在焊接过程中内部搅拌针处于旋转状态,而外部轴肩不转动,仅沿焊接方向行进。在常规FSW中,轴肩与被焊接材料之间的摩擦是主要的产热方式。相比之下,静轴肩搅拌摩擦焊由于内部搅拌针转动而外部轴肩不转动,所以搅拌针在摩擦生热和材料变形中起着重要的作用。
搅拌摩擦点焊:与常规FSW原理相似,缺少了搅拌针与被焊工件相对移动产生焊缝的过程,取而代之的是,依靠旋转下压的搅拌头与工件接触摩擦产生热量,经充分搅拌后形成单个焊点。搅拌摩擦点焊可分为两类:传统直插式和回填式。
恒压力搅拌摩擦焊工艺:是指在焊接过程中主轴压力保持稳定,避免由于焊接面存在尺寸波动而导致焊接不良。
回填式搅拌摩擦点焊:采用特殊的焊接工具,包括搅拌针、搅拌套、压紧环。通过精确控制搅拌头各部件的相对运动,在搅拌针回撤的同时填充搅拌头在焊接过程中形成的匙孔缺陷。其焊接过程包括搅拌套扎入、搅拌针拔出、搅拌套拔出及搅拌针回填,最终得到表面平整的焊点。复合能场搅拌摩擦焊是指在焊接过程中施加额外的能量场(感应加热、激光、电弧、超声等),以达到降低焊接载荷,延长搅拌头寿命,改善焊缝组织,实现高熔点材料焊接等目的。
搅拌摩擦增材制造:实质为多层材料的焊合叠加,其增材过程类似于FSW搭接,与搅拌摩擦增材制造搭接不同的是,搅拌摩擦增材制造是材料的多层多次搭接,是一个空间搭接的过程,包括垂直于搭接方向的横向增材和平行于材料厚度方向的增材。
其中目前市场应用最广的搅拌摩擦焊工艺分别是:
1、静轴肩搅拌摩擦焊
2、恒压力搅拌摩擦焊
3、搅拌摩擦点焊
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