并且熔焊的高温会产生大量热量和有毒的烟气,这对操作者的身体健康也是一大威胁。而搅拌摩擦焊的出现则从根本上解决了这些问题。
搅拌摩擦焊原理图
首先,由于搅拌摩擦焊的焊接温度较低,被焊接的材料只是受热软化成为热塑性状态而不熔化,所以搅拌摩擦焊能彻底解决热裂纹、气孔和夹渣等传统熔焊无法根治的问题;基于同样的原因,搅拌摩擦焊不会产生高温和有毒的气体,对操作者的健康和工作环境比传统熔焊要友好得多;
其次,相较于传统熔焊工艺在焊缝附近形成铸造形态组织,搅拌摩擦焊由于主轴会给被焊接的工件施加一个很大的压力,所以在焊缝附近得到的是锻造形态组织,这种组织比铸造形态组织致密得多,因而焊接后零件的机械性能也比传统熔焊工艺做出来的好得多;
而搅拌摩擦焊最大的优势莫过于其本质是把机械能转化成焊接所需要的热能,所以可以用特定的公式相当准确的计算出焊接热及其引发的工件热变形,从而为事前的补偿和事后的纠正提供了几乎不依赖操作者经验的定量的依据,这是任何传统焊接工艺都望尘莫及的;基于同样的原因,搅拌摩擦焊设备的自动化也变得颇为容易,目前国内外都发展出了一系列搅拌摩擦焊设备和搅拌摩擦焊机器人;
此外,搅拌摩擦焊不需要焊料,这节约了不少成本,因为高端焊料往往都是非常昂贵的。
C-17运输机的载货斜坡地板就是搅拌摩擦焊的杰作
当然,搅拌摩擦焊也有不少局限性,如只适合焊接熔点相对较低的材料(如铝合金、镁合金或者铜合金);由于搅拌针要插入焊缝,焊接后必然留有一个小孔(近年来发展的伸缩式搅拌头可以解决此问题);工件需要以很大的紧固力固定在工作台上,并以很大的压紧力压紧,可能造成额外的变形;对于异形焊缝的焊接速度较慢,搅拌针和轴肩材料损耗速度较快等等。
由于搅拌摩擦焊的这些特点,使其在问世不久之后就成为了航空航天制造领域的新宠儿,被广泛应用于大型薄壁结构的焊接领域。
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