深圳搅拌摩擦焊前景

搅拌摩擦焊是一项区别于熔化焊和机械连接的新型焊接技术；对搅拌摩擦焊的工艺头、工艺参数、工艺过程以及异种倡合金材料（2024/7075）搅拌摩擦焊接头的静态强度和疲劳性能作了进一步的验证和试验，从而使搅拌摩擦焊在飞机机翼设计和制造上的方法有效性和优越性得到了充分认识，于是开展了这个搅拌摩擦焊研究项目，以实现这项技术在未来空客项目中的应用。研究内容包括搅拌摩擦焊在飞机翼盒结构中的可能设计应用、飞机结构设计原则的更新和改变、新型飞机结构的认证以及在役飞机检测修理等。其研究宗旨是，利用搅拌摩擦焊技术以期得到比现有飞机翼盒结构的设计、制造途径更好的安全、成本和性能上的优越性。 BAA公司在飞机翼结构的搅拌摩擦焊应用方面进行了飞机机翼设计中必须的多种制造原理的评价。搅拌摩擦焊在商用飞机上的应用将取决于这种多角度制造方法的成功集成。率先开发了大厚度搅拌摩擦焊接装备及焊接工艺。深圳搅拌摩擦焊前景

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；深圳铝合金搅拌摩擦焊缺点公司针对汽车工业正在开发机器人搅拌摩擦焊设备等。

近些年来，高速铁路在我国发展速度较快，高速列车的制造技术也得到了大力发展，列车车体的制造材料实现了从碳钢到不锈钢、铝合金的转变。 6000系铝合金具有中等强度、优异的成形性和耐蚀性，是目前铝合金车体应用量ZUI大的铝合金，然而， 使用熔化焊方法焊接铝合金，易出现气孔、焊接热 裂纹及软化等焊接缺陷；搅拌摩擦焊与传统熔焊法相比，具有焊接接头外观平整、性能优良、焊后残余应力和变形小，无烟尘、无辐射，不需焊丝、 不需气体保护、节能等优点申，人们在FSW研究和实际应用中已经发现，尽管这种方法本身可以获得高质量的接头，但是焊接工艺参数选取不当会产生焊接缺陷，使接头质量的下降，在这种情况下，实现接头质量的控制和预测是FSW的工业化应用亟待解决的问题。

机器人搅拌摩擦焊接的技术难题一，机器人搅拌摩擦焊接是一个“硬碰硬”的过程。搅拌摩擦焊是一种类似于塑性压力加工的固相焊接技术，与其它熔化焊方法不同，搅拌摩擦焊接过程中，搅拌头与被焊材料直接接触，并施加焊接作用力（通常大于2kN），使材料塑化并发生塑性变形，这要求机器人的各个运动轴都要承受很大的作用力。实现机器人搅拌摩擦焊的基本条件是机器人负载能力必须很高，通常要求大于500kg，而且对于机器人在高载荷作业条件下的工作稳定性、重复定位精度、空间位置和姿态规划都有很高的要求。目前在国际上这种重载高精度工业机器人只有少数几家企业能够研发出来，这也一定程度上制约了机器人搅拌摩擦焊技术的发展。二，机器人搅拌摩擦焊对于焊接机头的结构设计和功能实现要求非常高，尽量做到轻便、实用。三，需要实现更高程度的智能化焊接，这就意味着在工作过程中，通过各种传感器和闭环控制系统的集成，能够实现焊缝自动识别、焊接路径规划、焊缝跟踪以及恒压力控制。第四，目前比较成熟的高承重工业机器人都是国外研发的，其本体控制系统开放程度有限，如何将工业机器人运动姿态控制、搅拌摩擦焊机头控制、焊接过程传感与实时控制三者有效集成起来也是一个难题。搅拌摩擦焊作为一种基本的、新型的轻合金连接方法，将会对现代制造工业领域产生G命性的影响。

汽车铝合金的焊接性： 铝及铝合金材料长期暴露在空气中，容易在金属表面形成致密的氧化膜，虽然铝的熔点比较低（600℃左右），但是表面氧化膜的熔点却较高（2050℃），并且氧化膜的密度为纯铝密度的1.4倍，基于以上原因，铝合金氧化膜的存在为此类材料的熔化焊接造成了很大的困难，为此，采用熔化焊，通常需要在焊前对铝合金进行严格的氧化膜清理工作；但如果采用新型的搅拌摩擦焊技术，焊接过程中伴随着搅拌头的搅拌、挤压、粉碎、弥散等连续的机械作用，可以自动铝合金表面氧化膜，而不需要在焊前进行严格的清理工作。 铝合金焊接中另外一个重要缺陷是氢气孔，氢在液态铝中的溶解度很高，而在固态铝中的溶解度降低，采用熔焊方法焊接铝及其合金，由于工件表面有油污或者不干燥，焊接时焊缝金属中容易吸附大量的氢；当熔化焊缝冷却时，那些来不及析出的氢气就容易形成氢气孔；如果采用搅拌摩擦焊来焊接铝合金材料，基于搅拌摩擦焊技术本身固相焊接特点以及焊接过程中轴肩对焊缝金属的顶锻和自密封保护作用，焊接过程中焊缝不会吸附大量的氢，也不会在焊缝中形成氢气孔缺陷。挤压型材焊接是搅拌摩擦焊接技术应用的重要方面。佛山搅拌摩擦焊的分类

铝合金特殊的物理性质决定，铝合金焊接难度大。深圳搅拌摩擦焊前景

在电力、电子行业中、为解决大功率器件发热烧毁或过热导致性能不稳定等问题，常常需要使用辅助的散热器为器件降温。在需要对工作温度进行严格控制的场合，大概每个功率在50W以上的元器件至少使用1～2个铝散热器、因此、散热器在电子产品上的应用非常大。如某研究所开发的650KW大功率斩波器上的1GBT大功率开关元器件必须就安装在水冷散热器上才能正常工作。而水冷散热器在使用中，其密封与否、散热效率的高低将直接影响大功率开关元件的正常运行，同时这也是整个装置正常运作的关键。 传统的散热器较多采用铜、铝及其合金制造，连接工艺一般采用钎焊，部分采用熔焊。目前，从经济性、轻量化方面考虑、用铝材代替传统的铜材制造散热器是非常理想的。但是，与铜相比、铝更加不易钎焊，由于其较大的线膨胀系数，熔焊就更加困难。 对于散热器这样大而复杂的铝部件，焊接成为加工制造中Z难的一道工序。 搅拌摩擦焊技术属于固态焊接技术，具有优异的接头强度，对传统焊接方法难焊和不能焊接的铝、铜、镁等有色合金有很好的适应性。该技术非常适用于铝或铜质散热器的焊接。深圳搅拌摩擦焊前景

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