攪拌摩擦焊方法與常規(guī)摩擦焊一樣。攪拌摩擦焊也是利用摩擦熱與塑性變形熱作為焊接熱源。不同之處在于攪拌摩擦焊 焊接過程是由一個(gè)圓柱體或其他形狀(如帶螺紋圓柱體)的攪拌針(welding pin)伸入工件的接縫處，通過焊頭的高速旋轉(zhuǎn)，使其與焊接工件材料摩擦，從而使連接部位的材料溫度升高軟化。同時(shí)對(duì)材料進(jìn)行攪拌摩擦來完成焊接的。焊接過程如圖所示。在焊接過程中工件要?jiǎng)傂怨潭ㄔ诒硥|上，焊頭邊高速旋轉(zhuǎn)，邊沿工件的接縫與工件相對(duì)移動(dòng)。焊頭的突出段伸進(jìn)材料內(nèi)部進(jìn)行摩擦和攪拌，焊頭的肩部與工件表面摩擦生熱，并用于防止塑性狀態(tài)材料的溢出，同時(shí)可以起到清除表面氧化膜的作用。

攪拌摩擦焊適用范圍

       在焊接過程中，攪拌針在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)伸入工件的接縫中，旋轉(zhuǎn)攪拌頭(主要是軸肩)與工件之間的摩擦熱，使焊頭前面的材料發(fā)生強(qiáng)烈塑性變形，然后隨著焊頭的移動(dòng)，高度塑性變形的材料逐漸沉積在攪拌頭的背后，從而形成攪拌摩擦焊焊縫。攪拌摩擦焊對(duì)設(shè)備的要求并不高，最基本的要求是焊頭的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即使一臺(tái)銑床也可簡(jiǎn)單地達(dá)到小型平板對(duì)接焊的要求。但焊接設(shè)備及夾具的剛性是極端重要的。攪拌頭一般采用工具鋼制成，焊頭的長(zhǎng)度一般比要求焊接的深度稍短。應(yīng)該指出，攪拌摩擦焊縫結(jié)束時(shí)在終端留下個(gè)匙孔。通常這個(gè)匙孔可以切除掉，也可以用其它焊接方法封焊住。針對(duì)匙孔問題，已有伸縮式攪拌頭研發(fā)成功，焊后不會(huì)留下焊接匙孔。

       焊核區(qū)材料經(jīng)受的嚴(yán)重變形和摩擦熱，由晶粒尺寸為1-15μm不等的細(xì)小等軸再結(jié)晶組織組成。再結(jié)晶組織的內(nèi)部為低密度的位錯(cuò)，但也有發(fā)現(xiàn)再結(jié)晶組織的內(nèi)部卻有高密度的亞晶界、亞晶和位錯(cuò)。在鋁合金和其他有些的合金中焊核區(qū)可以觀察到類似“洋蔥環(huán)”結(jié)構(gòu)。

       在母材和焊核區(qū)之間是攪拌摩擦焊特有的熱力影響區(qū)。熱力影響區(qū)的特征是存在高度變形的結(jié)構(gòu)。焊核區(qū)周圍母材晶粒被拉長(zhǎng)變形，盡管熱力影響區(qū)也經(jīng)歷了塑性變形，卻由于沒有足夠大的應(yīng)力，不發(fā)生再結(jié)晶。在熱力影響區(qū)也有強(qiáng)化相的溶解、粗化，這取決與熱力影響區(qū)經(jīng)歷的熱循環(huán)強(qiáng)度。熱力影響區(qū)晶粒通常由高密度的亞晶界組成。

       熱影響區(qū)只受熱的影響，保持與母材相同晶粒結(jié)構(gòu)，但是受溫度的影響，晶粒的尺寸有明顯的長(zhǎng)大和強(qiáng)化相的粗化，熱影響區(qū)所經(jīng)歷的溫度對(duì)其所包含的亞晶影響較小。

攪拌摩擦焊的優(yōu)缺點(diǎn)

由于攪拌摩擦焊過程中熱輸入相對(duì)于熔焊過程較小，接頭部位不存在金屬的熔化，是一種固態(tài)焊接過程，在合金中保持母材的冶金性能，可以焊接金屬基復(fù)合材料、快速凝固材料等采用熔焊會(huì)有不良反應(yīng)的材料。

其主要優(yōu)點(diǎn)如下:

(1)焊接接頭熱影響區(qū)顯微組織變化小.殘余應(yīng)力比較低，焊接工件不易變形。

(2)能一次完成較長(zhǎng)焊縫、大截面、不同位置的焊接接頭高。

(3)操作過程方便實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化，設(shè)備簡(jiǎn)單，能耗低，功效高，對(duì)作業(yè)環(huán)境要求低。

(4)無需添加焊絲，焊鋁合金時(shí)不需焊前除氧化膜，不需要保護(hù)氣體，成本低。

(5)可焊熱裂紋敏感的材料，適合異種材料焊接。

(6)焊接過程安全、無污染、無煙塵、無輻射等。

攪拌摩擦焊的應(yīng)用

       攪拌摩擦焊主要是用在熔化溫度較低的有色金屬，如Al、cu等合金。這和攪拌頭的材料選擇及攪拌頭的工作壽命有關(guān)。當(dāng)然，這也和有色金屬熔化焊接相對(duì)困難有關(guān)，迫使人們?cè)谟猩饘俸附訒r(shí)尋找非熔化的焊接方法。對(duì)于延性好、容易發(fā)生塑性變形的黑色材料，經(jīng)輔助加熱或利用其超塑性，也有可能實(shí)現(xiàn)攪拌摩擦焊，但這就要看熔化焊和攪拌摩擦焊哪個(gè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)更合理來決定。

       攪拌摩擦焊在有色金屬的連接中已獲得成功的應(yīng)用，但由于焊接方法特點(diǎn)的限制，僅限于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的構(gòu)件，如平直的結(jié)構(gòu)或圓筒形結(jié)構(gòu)的焊接，而且在焊接過程中工件要有良好的支撐或村墊。原則上，攪拌摩擦焊可進(jìn)行多種位置焊接，如平焊，立焊，仰焊和俯焊;可完成多種形式的焊接接頭，如對(duì)接、角接和搭接接頭，甚至厚度變化的結(jié)構(gòu)和多層材料的連接，也可進(jìn)行異種金屬材料的焊接。

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