鋁合金焊接工藝的發(fā)展與碳鋼有所不同。由于原鋁合金有許多元素,每一種合金元素對母材的可焊性不同的影響,所以有必要發(fā)展很多不同的填充合金以適應這些不同的合金元素。比如,一些原鋁合金有特殊的化學性,為特定合適的機械和物理特征設計,而且并沒有的可焊性。
攪拌摩擦焊方法與常規(guī)摩擦焊一樣。攪拌摩擦焊也是利用摩擦熱與塑性變形熱作為焊接熱源。不同之處在于攪拌摩擦焊焊接過程是由一個圓柱體或其他形狀(如帶螺紋圓柱體)的攪拌針(welding pin)伸入工件的接縫處,通過焊頭的高速旋轉,使其與焊接工件材料摩擦,從而使連接部位的材料溫度升高軟化。同時對材料進行攪拌摩擦來完成焊接的。焊接過程如圖《攪拌摩擦焊示意圖》所示。在焊接過程中工件要剛性固定在背墊上,焊頭邊高速旋轉,邊沿工件的接縫與工件相對移動。焊頭的突出段伸進材料內部進行摩擦和攪拌,焊頭的肩部與工件表面摩擦生熱,并用于防止塑性狀態(tài)材料的溢出,同時可以起到清除表面氧化膜的作用。
攪拌摩擦焊的主要優(yōu)點如下:
(1)焊接接頭熱影響區(qū)顯微組織變化?。畾堄鄳Ρ容^低,焊接工件不易變形;
(2)能一次完成較長焊縫、大截面、不同位置的焊接.接頭高:
(3)操作過程方便實現機械化、自動化,設備簡單,能耗低,功效高,對作業(yè)環(huán)境要求低:
(4)無需添加焊絲,焊鋁合金時不需焊前除氧化膜,不需要保護氣體,成本低;
(5)可焊熱裂紋敏感的材料,適合異種材料焊接:
(6)焊接過程、無污染、無煙塵、無輻射等。
攪拌摩擦焊(FrictionStir Welding簡稱FSW)是英國焊接研究所(TWI)于1991年10月提出的發(fā)明專利。攪拌摩擦焊工藝初主要用于解決鋁合金等低熔點材料的焊接,關于攪拌摩擦焊工藝的特點和應用等,TWI進行了較多的研究,并于1993年、1995年分別申請了專利。TWI主要是與航空航天、海洋、道路交通、鋁材廠、焊接設備制造廠等大公司聯(lián)合,以團體贊助或合作的形式開發(fā)這種技術,擴大其應用范圍。美國的愛迪生焊接研究所(Edisonwelding Institute,簡稱EWI)與TWI密切協(xié)作,也在進行FSW工藝的研究。美田的美國洛克希德·馬丁航空航天公司、馬歇爾航天飛行中心、美國海軍研究所、Dartmouth大學、德克薩斯大學、阿肯色斯大學、南卡羅利納大學、德國的Stuttgart大學、澳大利亞的Adelaide大學、澳大利亞焊接研究所等都從不同角度對攪拌摩擦焊進行了專門研究。