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搅拌摩擦焊,武汉三虹重工科技有限公司,江西铜制品搅拌摩擦焊

武汉三虹重工科技有限公司
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搅拌头肩部的形状和材质对搅拌摩擦焊的影响

   如图1-3所示,搅拌头的肩部不是平面状,而是稍带凹面的形状,凹的程度应通过实践来确定。这种肩部形状在旋转摩檫时,会促进其正下方母材表面金属的塑性流动,增强混合搅拌效果。图1-3  搅拌头的肩部形状    因为搅拌头的肩部是产热之处,可采用热传导率低的二氧化锆作为肩部材料;而有的搅拌头为整体钢制。它与采用通常一体型全钢制搅拌头相比,向搅拌头传导的热减少,即减少了热损失;而且在相同条件下也不会增加FSW热影响区的宽度。在FSW高速焊时,肩部的发热量增加了30-70%。只有当肩部材质为二氧化锆时,向搅拌头侧的热传导会得到有效的抑制,该搅拌头才适用于高速FSW焊接。


搅拌头的寿命对搅拌摩擦焊的影响

   搅拌头的寿命主要是以搅拌指棒根部的损伤为衡量标准。由于搅拌指棒根部易发生高温疲劳或剪切破坏,而造成损伤。    初步试验结果表明,搅拌头的材质、形状、被焊工件的板厚各异以及焊接工艺参数不同,其寿命会有差别。在实际施焊过程中,以达到规定的焊缝长度或达到规定的使用时间为其寿命。例如焊接板厚6mm的6082-T6铝合金时,焊接长度为800m。    当搅拌头坏损后,一定要把残留在焊缝内的破损的搅拌指棒取出。目前,采用肉眼观察检验搅拌头是否破损,是不容易的。在实际施焊过程中,达到规定的寿命,必须更换搅拌头,然后通过研磨等修复处理后再使用。


摩擦焊的6个阶段

1.初始摩擦阶段

由于摩擦焊接表面总是凹凸不平,加之存在有氧化膜、锈、油、灰尘以及吸附的气体等,所以,显示出的摩擦因数很小,随着接触后摩擦压力的逐渐增加,摩擦加热功率也逐渐增加。

在不稳定摩擦阶段,凹凸不平互相压入的表面迅速产生塑性变形和机械挖掘现象,表面不平会引起振动,空气也可能进入摩擦表面。

2.不稳定摩擦阶段

摩擦破坏了待焊面的原始状态,未受污染的材质相接触,真实的接触面积增大,材质的塑性、韧性有较大提高、摩擦因数增大、摩擦加热功率提高、达到峰值后,又由于界面区温度的进一步升高、塑性增大和强度下降,加热功率又迅速降低。在这个阶段,摩擦变形量开始增大,并以飞边的形式出现。

在不稳定摩擦阶段,机械挖掘现象减小,振动减小,表面逐渐平整,出现高温塑性状态金属颗粒的“粘结”现象,而粘结在一起的金属又受扭力矩而剪断,并相互过渡。接触良好的塑性金属封闭了摩擦表面,使之与空气隔绝。

3.稳定摩擦阶段

在这个阶段,材料的粘结现象减少,分子作用现象增强,摩擦因数很小,摩擦加热功率稳定在较低的水平。变形层在力的作用下,不断从摩擦表面挤出,摩擦变形量不断增大,飞边也增大,与此同时,又被附近高温区的材料所补充而处于动态平衡之中。

4.停车阶段

这个阶段,伴随工件间相对运动的减慢和停止,摩擦扭矩增大,界面附近的高温材料被大量挤出,变形量亦随之增大,具有顶锻的特点,为了得到牢固的结合,停车时间要严格控制。

5.纯顶锻阶段

是指从工件停止相对运动到顶锻力上升到顶峰值所对应的阶段。顶锻力、顶锻速度和顶锻变形量对焊接质量具有关键性的影响。

6.顶锻维持阶段

是指顶锻力达到较大值到压力开始撤除所对应的阶段。

从停车阶段开始到顶锻维持阶段结束,变形层和高温区的部分金属被不断的挤出,焊缝金属产生变形、扩散以及再结晶,***终形成了结合牢固的接头。


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