搅拌摩擦焊焊透

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。搅拌摩擦焊技术在国内已经得到迅速发展，并且在工业制造领域得到了G泛应用。搅拌摩擦焊焊透

搅拌摩擦焊技术在电力行业的应用：目前国内电力行业电力传输用的交、直流功率转换热沉器（图1a）所示），前期为ABB进口产品、目前国家根据电力发展需要将其国产化。该热沉器产品材料为6063铝合金材料、ABB公司的产品工艺要求必须用搅拌摩擦焊接，而且目前所有焊接技术（TIG、电子束、激光）都无法焊接、搅拌摩擦焊接工艺占到产品总加工量的四分之一。要实现该产品的国产化，必须采用搅拌摩擦焊工艺。经过2003年的努力，通过调整合适的焊拨压人量，解决了焊接中的隧道缺陷问题，该热沉器产品已经在中国搅拌摩擦焊中心实验室开发成功，并且已生产出合格产品样件，该样件经过厂家的检验，在2.5MPa压力下持续7个小时不泄量（设计检验指标∶1.5MPa压力下持续15分钟不泄漏），产品质量和性能远远超过厂家设计和检验指标。 以提高产品的FSW质量为出发点，中心还就产品的焊前准备、焊接操作规程、FSW生产工艺、产品静压检测以及无损检测等方面进行了再开发和研究，日前已具备较为成熟的全套生产与检验工艺标准。搅拌摩擦焊接技术我们相信在不远的未来，焊接厚度与速度将迎来新的突破。

目前对搅拌摩擦焊的研究和试验已经超出了简单的非疲劳关键接头的应用研究范围，进入了复杂UI 形状的飞机关键零部件的连接和先进飞行系统的制造阶段。搅拌摩擦焊为改变传统轻合金结构制造、费方法提供了可能，传统的机械紧固装配完全可以被高性能的搅拌摩擦焊装配代替，从而降低了成本。搅拌摩擦焊的主要特点是采用一种非耗损特型搅拌头插入被焊零件的对接处，在待焊工件的连接面旋转、摩擦、挤压，在热机作用的条件下扩散连接形成可靠、致密的金属间固相焊缝。根据试验测量和数字模拟结果，搅拌摩擦焊的焊接温度一般都低于材料的熔点，焊接过程中通过溢头对塑化材料的挤压过渡得到致密的金属间固相治金扩散连接。图2所示是一个典型的搅拌摩擦焊金漆从宏观上可以看出搅拌摩擦焊焊缝存在4个区域。从焊核中心到母材金属分别是∶（a）动态重结晶B （b）热-机影响区；（c）热影响区；（d）母材金属。搅拌摩擦焊可以实现铝、镁、铜、铁、钕等多种合金材料和热塑材料的焊接、特用适合于得合金、铝锂合金、钛合金等航字材料的焊接，可以应用于对接、搭接、丁字形接等多种接头形式。提高了焊接接头的力学性能，消除了熔焊时容易产生的气孔、夹杂、靛固裂纹等多种缺陷。

1. 通过对汽车用材料、结构发展的分析，汽车制造呈现出材料多样化、轻量化、高Q度化的发展趋势，在这一发展进程中，搅拌摩擦焊技术有着的应用前景。 2. 在分析搅拌摩擦焊技术原理及特点的基础上，对铝合金熔焊工艺中经常出现的缺陷进行了介绍，并认为采用搅拌摩擦焊技术可以克服熔焊方法焊接铝合金的种缺陷。 3. 汽车工业搅拌摩擦焊技术的应用研究正在纷纷展开，介绍了搅拌摩擦焊技术在汽车工业中的几种典型应用，并对搅拌摩擦焊技术在汽车工业中的应用前景进行了阐述。 4. 基于搅拌摩擦焊技术和方法的特殊性，要实现高质量搅拌摩擦焊需要有搅拌摩擦焊专机设备来保证。 5. 搅拌摩擦焊是一种新兴的固相连接技术，但由于其潜在的工业应用前景十分广阔，所以其工艺基础研究、设备开发以及工程化应用研究等发展的非常迅速。像波音、洛克希德·马丁以及Eclipse公司等均已进入工业化应用阶段，并取得了可观的经济效益。广泛应用于铝合金金属材料焊接需求的工业企业。

对MIG焊和FSW试样，首先用两块大平板对接施焊，然后用线切割将对接板件切割为具体试样。 试验采用Al-Mg系列5A06铝合金制备对接接头试样，该铝合金具有较高的强度和较好的焊接性。 （1）焊态下5A06铝合金搅拌摩擦对接接头的疲劳性能明显高于MIG焊接接接头，在95%存活率下对应2x10。疲劳循环次数时.FSW和MIG焊对接接头的疲劳强度特征值分49.6和30MPa。FSW 比MIG高63. 2%。与MIC比较FSW试样儿乎没有焊接变形，焊缝组织致密不存在焊接裂纹和气孔缺陷，焊缝形状基本为矩形不存在焊眦箸应力集中严重区域。 （2）对焊态FSW对接接头,其根部“弱连接”缺限（kissing-bonds）是影响FSW接头疲劳行为的主要因素，即使FSW根部存在弱连接缺限，其 FSW接头仍具有较高的疲劳性能；两道搅拌縻擦焊缝表面的连接处可能产生的飞边缺陷也将对接头疲劳性能产生明显影响。在焊接过程应尽量避免这些缺限的产生。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。摩擦搅拌焊接设备

搅拌摩擦焊为现代船舶制造提供了新的连接方法。搅拌摩擦焊焊透

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。搅拌摩擦焊焊透

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