搅拌摩擦焊的技术特点是被焊金属不熔化,焊缝为锻造的细晶组织,并且焊接环境不会受到限制,比较适用于大型结构的焊接,而且工艺参数相对较少、参数裕度大,焊接质量稳定,是一种新型的高效、高质量、低成本、绿色固相焊接技术。自1991年搅拌摩擦焊被发明以来,许多重工业大国已经对搅拌摩擦焊展开探索和研究,研究成果颇丰,相关技术已经得到应用。国内目前正处于发展阶段,对搅拌摩擦焊的研究还处于摸索状态,一直是业内专业人士研究的主要方向。李亚非[7]等人研究了30mm的6061-T651厚板铝合金的搅拌摩擦焊工艺,探讨了不同的焊接参数如:焊接速度、主轴转速及热处理工艺的条件下,铝合金搅拌摩擦焊接头性能受到的影响。通过研究发现,焊接参数为主轴转速为385rpm,焊接速度为150mm/min时,搅拌摩擦焊接头的抗拉强度达到最高,这是此型号铝合金搅拌摩擦焊的最佳参数。通过热处理提高了焊接接头的拉伸性能和冲击性能,对接头的抗拉强度影响较小。
H.Su[8]等人对AA2024-T4铝合金的搅拌摩擦焊进行了工艺研究,在焊接过程中,成功测量了焊接过程中搅拌头所受到的前进阻力。经过研究发现,搅拌头所受的前进阻力与主轴转速是正比关系,前进阻力的大小伴随着主轴转速的增加而增大。在主轴旋转速度快而焊接速度较小时,焊缝表面成型较好。
赵衍华[9]等人对2014铝合金进行了搅拌摩擦焊工艺研究,通过采用不同形状的搅拌头以及各种焊接参数组合,对搅拌摩擦焊接头中出现的各类缺陷进行研究。通过研究发现,焊接压力和焊接热输入的大小会直接影响到焊接接头的焊缝质量,缺陷的产生是由于多种因素共同作用的结果。
倪瑞阳[10]等人通过研究搅拌摩擦焊工艺参数来研究焊接过程的控制。通过加强各参数之间的关系,全面考量各参数对焊接质量的影响,进一步阐明了搅拌摩擦焊的原理基于现代控制理论进行系统控制率和稳定性设计方法,实现了搅拌摩擦焊过程的自动化控制。
李红军[14-15]等人通过对0.8mm厚6061铝合金超薄板微搅拌摩擦焊过程进行了测温实验,并对微搅拌摩擦焊过程工件温度控制技术进行研究,发现微搅拌摩擦焊将搭接界面进行了搅拌、混合和破碎,热影响区和热机影响区不明显。微搅拌摩擦焊过程焊接速度越高,焊接热输入较低,温度峰值下降,平均冷却速度值降低,焊接速度从100mm/min提升至500mm/min时,主轴转速越高,热输入就越大,温度峰值上升,平均冷却速度越快,主轴转速从10000rpm提升至25000rpm时,温度峰值从100℃提升到148℃。同时轴肩下压量也是对焊接过程摩擦产热影响较大的参数,在保证焊接质量的前提下,尽量降低下压量对控制温度峰值具有良好效果。
祝建明[16]等人对1.8mm2024-T4铝合金薄板进行了搅拌摩擦焊和超声辅助搅拌摩擦焊实验,通过大量系统实验摸索出铝合金薄板较佳焊接工艺参数范围。通过对不同实验方法下焊缝外观成型、力学性能、金相组织、显微硬度和断口扫描的比较分析,实验结果发现超声搅拌焊焊缝性能要优于搅拌摩擦焊,超声的辅助对焊缝起到了一定的积极作用,能增强搅拌头周围金属流动性,抑制缺陷的形成,增加焊缝强度。
熊艳艳[17]等人以0.5mm厚LF3薄壁铝合金微搅拌摩擦焊搭接过程为研究对象,通过对其无倾角微搅拌摩擦焊过程的研究,实现了超小轴肩微搅拌摩擦焊接过程,降低了焊缝宽度,焊缝宽度为3mm。相对于传统搅拌摩擦焊,完成了0.5mm铝合金LF3的微搅拌摩擦焊接。无倾角式超高旋转的微搅拌摩擦焊焊接速度快,对周围区域影响较小,适应性强,搭接接头承载能力平均达到母材承载能力89.6%以上。段卫军[18-19]等人对静轴肩高转速搅拌摩擦焊进行了工艺研究,通过对高转速、常规转速和角焊缝的静止轴肩搅拌摩擦焊的研究发现高转速搅拌摩擦焊能够有效的降低搅拌摩擦焊过程中的各项作用力和主轴扭矩。同时,也能够减小飞边和孔洞缺陷的产生,甚至完全消除,能有效满足搅拌摩擦焊作为空间焊接方法的要求。近年来,TWI研究机构[20]利用搅拌摩擦焊成功地实现超薄铝片的连接,并命名为“超微搅拌摩擦焊(μFSW或Micro-FSW)”,而国内对于此项技术的研究还没达到国外技术的水平,目前正处于探索研究阶段。随着对高转速搅拌摩擦焊的研究越来越深入,针对于薄板铝合金的焊接将会得到质的改善。 高转速搅拌摩擦焊的研究现状:http://www.youerw.com/yanjiu/lunwen_205167.html