东莞航天搅拌摩擦焊

通过对6063铝合金搅拌摩擦焊接头的冲击断裂行为进行研究，并结合微观组织等进行对比分析，经试验发现： (1)搅拌摩擦焊接头貝有与母材相近的冲击断裂性能，并旦可以通过改善热影响区的冲击断裂性能进一步提高接头整体性能。 (2)6063 -T651铝合金搅拌摩擦焊接头的冲击断口中有剪切唇和纤维区，而没有放射区，因此6063 -T651铝合金搅拌摩擦焊接头的冲击断裂性能比较好。 (3)搅拌摩擦焊接有助于接头金属的晶粒細化以及强化相的弥散分布，因此改善了接头的塑性变形能力并提高了接头的冲击断裂性能。为电力电子、轨道交通、船舶等领域提供了技术的成果转化和产业化推广。东莞航天搅拌摩擦焊

为了降低汽车重量，但不降低汽车刚度，所以汽车用铝中通常添加强化元素（如Mg），在熔化焊接中，由于电弧的焊接温度比较高，所以很容易发生强化合金元素烧失，从而造成焊缝强度以及整车性能降低；而采用搅拌摩擦焊技术，由于焊接温度比较低，所以基本上不存在元素烧失问题；另外，采用搅拌摩擦焊焊接铝合金不会产生热裂纹和液化裂纹等在熔化焊接中经常出现的缺陷。 搅拌摩擦焊技术是一种性能优异、操作简单的机械化连接方法，基于搅拌摩擦焊技术的诸多优点和易于实现自动化和生产的规模化，搅拌摩擦焊技术被认为是焊接铝及其合金的连接方法，在汽车制造工业中有着的应用前景。 铝合金汽车零件的搅拌摩擦焊： 目前，对于搅拌摩擦焊技术在汽车制造业中的应用主要包括以下几个方面得合金车器的缆掉摩擦溢、大型挤压成型件的搅拌摩擦焊拼接、缝合坯料的搅拌厚擦焊接、泡沫铝材的搅拌降蒸焊接以及聚汽车零部件的装配。中山搅拌摩擦焊加工材料持续提供高质量的搅拌摩擦焊技术和服务。

型材壁板结构搅拌摩擦焊 由于受到制造技术的限制，市场上的挤压型材的尺寸一般不会很大，所以利用搅拌摩擦焊把小尺寸的铝合金型材连接成船舶制造所需要的大型预成形壁板构件，已经成为轻合金船舶制造的主要手段。 利用搅拌摩擦焊接技术，船用大型集成化预成形铝合金构件的制造目前实现批量化和工业化、通过对型材结构和制造成本的优化，尺寸为12.5×2.8（m）的铝合金预成形结构件已经实现了批量化生产和应用。然而，越来越多的生产厂家要求尽可能宽的预成形板材，以减少船舶制造过程中的装配工作量。 目前用于双体快船侧板制造的搅拌摩擦焊预成形结构件的尺寸已经达到13×16（m）。 搅拌摩擦焊具有很稳定的生产再现性和很宽的工艺裕度，所以搅拌摩擦焊是一种高可靠性的制造方法，迄今，尽管搅拌摩擦焊在船舶制造行业发展和应用很快、并且这种连接方法得到了 Gemanischer Lioyd，Det Noske Veritas以及 Registro Inaliano Navale 等船舶认证机构的认可和肯定。

在搅拌摩擦焊接头的宏观组织上（图3），可看出搅拌摩擦焊接头由四个区组成，从焊缝中心区域到母材金属分别为∶（a）动态再结晶区（焊核区），（b）热-机影响区，（c）热影响区，（d）母材金属。高质量的焊核部位存在一个致密均匀的“漩涡环”状结构，其外WEI是热-机影响区，此区域材料发生塑性变形和部分再结晶；实际焊接过程中搅拌摩擦焊接头的焊接接头形状会随着材料、搅拌头的形状以及所使用的焊接参数的不同发生明显的变化，焊接中心区域的尺寸一般稍大于特形搅拌棒的直径，但是远小于搅拌头轴肩的直径。 由于搅拌摩擦焊接头是精细的固态锻造组织，其力学性能指标一般接近或优于母材；在搅拌摩擦焊接头的热影响区，硬度指标一般会有一定程度的降低，但可以通过控制焊接热输入，经过热处理和时效，接头会恢复到与母材相近的性能指标。也促进了我们与终端汽车企业、原材料加工企业及相关**的交流。

法国EADS合作研究中心（简称EADS CRCF）目前致力于铝合金焊接技术的发展，用来提高低成本高性能轻型飞机结构的制造能力，其中空中客车飞机的中心翼盒的制造研究便是其中涉及到的零件之一、如图5所示。此项目的主要研究内容是利用对接焊的挤压型材来代替 传统的铆接制造方法，以期在飞机中心翼盒的制造中达到减少重量和降低成本的目的。 图5 飞机中心翼盒的搅拌摩擦焊 对于此研究项目、得到固相连接接头的搅拌摩擦焊应该是Z佳的选择。因为一方面搅拌摩擦焊实现过程简单、工艺再现性好、焊接变形小，接头的机械性能优良，而且几乎没有焊接缺陷；另一方面飞机中心翼盒使用的材料是很难用熔焊焊接的7000系列铝合金，结构中需要长的线性焊缝并要求尽可能小的焊接应力和变形。所以、EADS中心针对搅拌摩擦焊技术采取了如下步骤进行研究∶（1）证明厚度为10mm的7000系列挤压铝合金型材搅拌摩擦焊的可行性，开发合适的焊接工艺方法；（2）在ESAB公司生产的半自动焊接设备上研究搅拌摩擦焊工艺方法的再现性和进一步改进与提高；（3）制作1500mm长的搅拌摩擦焊试验件；一次性完成焊接及焊缝整形， 过程高效、焊缝美观。惠州机器人搅拌摩擦焊

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波音公司对多种搅拌摩擦焊接头进行了研究。薄板对接接头是航空领域使用Z普遍的一种连接方式. 这种搅拌摩擦焊接头容易制造，其实用性已经被证明。但是搭接接头的搅拌摩擦焊由于中间横向界面的存在，相对比较困难，材料的清洗，接头的外形以及上层零件的厚度减少等都需要研究。由于搅拌头肩台的存在，飞机肋条需要变为T形以承受焊接压力，焊后由于T形接头焊核两边存在缺口，由此引起的应力集中会减少接头的寿命。 T形接头的两侧存在缺口（图4°）的原因是T形搭接无法实现搅拌头和底部支撑材料的等宽度焊接. 底部材料必须作为搅拌塑化材料的容器实现焊接。缺口的存在通常会引起严重应力集中，从而减少结构件的疲劳寿命；但对T形接头以及扩展蒙皮的“蝴蝶”高周试验却很有趣，通过试验观察，疲劳失效很少发生在缺口的尾段，相反却多发生在悬臂筋条末端的未焊接蒙皮上。波音公司目前致力于搅拌摩擦焊研究和应用，其中主要研究薄板对接接头、厚板对接接头、薄板T形接头在航宇工业中的应用。东莞航天搅拌摩擦焊

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