使用摩擦焊攪拌工具在熱激發(fā)作用下,表面的粘塑性金屬發(fā)生動態(tài)再結晶,使變形抗力降低,故摩擦扭矩升高到一定程度(前峰值扭矩)后逐漸降低。隨著摩擦熱量向兩側工件的傳導,焊接面兩側溫度亦逐漸升高,在軸向壓力作用下,焊合區(qū)金屬發(fā)生徑向塑性流動,從而形成飛邊,軸向縮短量逐漸增大。隨摩擦時間延長,摩擦界面溫度與摩擦扭矩基本恒定,溫度分布區(qū)逐漸變寬,飛邊逐漸增大,此階段稱之為準穩(wěn)定摩擦階段。在此階段,摩擦壓力與轉速保持恒定。當摩擦焊接區(qū)的溫度分布、變形達到一定程度后,開始剎車制動并使軸向力迅速升高到所設定的頂鍛壓力此時軸向縮短量急驟增大,并隨著界面溫度降低,摩擦壓力增大,摩擦扭矩出現第二個峰值,即后峰值扭矩。摩擦焊攪拌工具主要就是運用在攪拌摩擦焊工藝中。江蘇軸肩摩擦焊攪拌頭定制
使用摩擦焊攪拌工具的攪拌摩擦焊作為一種固相焊接方法,焊接前及焊接過程中對環(huán)境的污染小。焊前工件無需嚴格的表面清理準備要求,焊接過程中的摩擦和攪拌可以去除焊件表面的氧化膜,焊接過程中也無煙塵和飛濺.同時噪聲低。由于攪拌摩擦焊只是靠焊頭旋轉并移動,逐步實現整條焊縫的焊接,所以比熔化焊甚至常規(guī)摩擦焊更節(jié)省能源。由于攪拌摩擦焊過程中熱輸入相對于熔焊過程較小,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,可以焊接金屬基復合材料、快速凝固材料等采用熔焊會有不良反應的材料。東莞銅摩擦焊攪拌頭摩擦焊焊接產品比鉚接件、鑄件和鍛件重量輕,對于交通運輸工具來說可以減輕自重,節(jié)約能量。
一般說來,在摩擦焊攪拌工具中,帶三溝槽的攪拌探頭減小了70%,而帶螺紋的攪拌探頭減小了60%。如果使用一個確定的較小直徑的攪拌探頭,錐形攪拌探頭比圓柱形攪拌探頭更容易進入焊件而通過塑性材料,并且減小了摩擦焊攪拌工具的應力集中和斷裂可能性。攪拌摩擦焊是指利用高速旋轉的焊具與工件摩擦產生的熱量使被焊材料局部熔化,當焊具沿著焊接界面向前移動時,被塑性化的材料在焊具的轉動摩擦力作用下由焊具的前部流向后部,并在焊具的擠壓下形成致密的固相焊縫。攪拌摩擦焊技術首先并主要在鋁合金、鎂合金等輕金屬結構領域得到越來越普遍的應用,同時在高熔點材料領域也獲得了一定發(fā)展。
摩擦焊攪拌工具包括焊頭殼體和軸。焊頭殼體從頂端部延伸到敞開的底端部,并且限定在頂端部和敞開的底端部之間延伸的孔。軸與孔同軸并且可在孔內旋轉。軸也橫向固定在焊頭殼體內并可相對于焊頭殼體軸向移動。此外,軸包括延伸超過焊頭殼體的敞開的底端部的接合端部。接合端部支撐摩擦焊攪拌工具,其構造成與軸一起旋轉以實現攪拌摩擦焊操作。攪拌摩擦焊焊頭還可以包括測力傳感器,其構造成響應于軸的軸向移動而產生負載信號。摩擦焊攪拌工具包括長針攪拌針,帶有孔槽與支撐平臺的超聲工具頭,變幅桿,換能器,超聲波發(fā)生器。摩擦焊適于焊接異種鋼和異種金屬。
摩擦焊攪拌工具的一級填充修復是指選取直徑與圓柱形匙孔直徑相同、厚度為1?20毫米的一級填充片(12)填入匙孔的下部;摩擦焊攪拌工具選用攪拌針直徑小于一級填充片直徑I毫米或I毫米以下的攪拌頭和與之匹配的靜止軸肩;將靜止軸肩套在攪拌頭上;然后使攪拌頭以50?10000轉/分的轉速和0.1?1毫米/分的速度向下扎入一級填充片中,扎入深度達到一級填充片厚度的10%—90%時,啟動靜止軸肩中的電加熱裝置,對靠近匙孔的工件材料進行加熱,加熱時間為1?20分鐘;電加熱裝置開始加熱1?200秒后向靜止軸肩中的冷卻介質通道通入循環(huán)冷卻介質,以降低加熱區(qū)以外的工件材料的溫度;攪拌頭在此位置繼續(xù)旋轉并停留I?100秒,使一級填充片受到充分摩擦熱呈塑性流動狀態(tài),其底部和側壁與匙孔周圍的材料形成冶金結合;攪拌頭達到設定的停留時間后,以3_/分的回抽速度進行回抽,同時停止電加熱裝置加熱,冷卻介質繼續(xù)冷卻1?500秒,然后將攪拌頭以3_/分的速度回抽,靜止軸肩與其一起撤回,完成一級填充修復。焊接時,圓環(huán)在徑向力及扭矩作用下高速旋轉,摩擦界面上產生的摩擦熱把接頭區(qū)域加熱到焊接溫度。東莞銅摩擦焊攪拌頭
摩擦焊攪拌工具焊接效率高、質量穩(wěn)定、一致性好。江蘇軸肩摩擦焊攪拌頭定制
在摩擦焊攪拌工具中,對于可焊熱裂紋敏感的材料,適合異種材料焊接;焊接過程安全、無污染、無煙塵、無輻射等。焊接過程中也不需要其它焊接消耗材料,如焊條、焊絲、焊劑及保護氣體等。主要消耗的是焊接攪拌頭。同時,由于攪拌摩擦焊接時的溫度相對較低,因此焊接后結構的殘余應力或變形也較熔化焊小得多。特別是Al合金薄板熔化焊接時,結構的平面外變形是非常明顯的,無論是采用無變形焊接技術還是焊后冷、熱校形技術,都是很麻煩的,而且增加了結構的制造成本。原則上,攪拌摩擦焊可進行多種位置焊接,如平焊,立焊,仰焊和俯焊;可完成多種形式的焊接接頭,如對接、角接和搭接接頭,甚至厚度變化的結構和多層材料的連接,也可進行異種金屬材料的焊接。江蘇軸肩摩擦焊攪拌頭定制