中山搅拌摩擦焊热机影响区

随着社会的发展和人们环境保护意识的加强，欧美等发达国家制订了越来越严格的汽车尾气排放标准，为此，各汽车制造企业需要严格控制其汽车产品的燃油消耗和废气排放，否则将面临失去竞争力、失去市场的危险。 研究表明∶汽车重量每降低0.1kg，每百公里油耗可减少0.7L；汽车自重每降低10%，燃油效率可以提高5.5%，所以汽车轻量化是汽车工业发展的必由之路。 汽车轻量化是通过2个方面达到的 ∶一是在汽车制造中采用轻质材料，二是改变汽车结构设计。 相对于汽车工业发展初期几乎采用一种材料——低碳钢，目前汽车工业中所使用的材料呈现多样化、轻量化、高Q度化的发展趋势，从而提高现代汽车的安全性、舒适性以及速度。新材料、新结构的使用需要采用新的连接技术，搅拌摩擦焊技术的发明恰好满足这种需求。搅拌摩擦焊技术（FSW）是一项G命性的固相连接新技术。迄今为止，搅拌摩擦焊技术在航空、航天、船舶、海洋工业、武器装备以及高速列车等领域的轻结构制造中的应用研究已展开，有的技术已投入使用并取得了良好的经济效益。在汽车制造领域，搅拌摩擦焊技术也逐渐引起了世界各大汽车制造商的关注。搅拌摩擦焊接技术是一种新型的高附加值的铝合金焊接新技术。中山搅拌摩擦焊热机影响区

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。由于加工间隙等多方面影响，其钎焊焊缝的一致性很难保证、由于焊后变形等因素，还需留有一定的加工余量。对于密封性能要求较高的液冷散热结构件，要同时做到加工后密封性好且具备定的耐压强度，使用传统的熔焊或是钎焊都比较困难，生产中其废品率一直保持在较高的水平。 新近发明并成功在全世界范围迅速普及的搅拌摩擦焊接（FSW）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；同时、搅拌摩擦焊方法自动化程度很高，焊缝一致性、密封性能优异，因此搅拌摩擦焊技术非常适用于铝或铜质散热器的焊接。解决了散热器行业的焊接难题。现在已经逐渐被越来越多的散热器厂家采用。深圳在加工中心上实现搅拌摩擦焊我国要发展成为制造强国和要创新性国家，在中国搅拌摩擦焊技术发展的晨曦中我们看到了希望的光芒。

节能环保是汽车制造业的大势所趋，解决汽车高排放ZUI 直观的方式是车身轻量化。铝作为地球上含量ZUI多的金属材料，其密度为铁的1/3.虽然纯铝的强度很低，但是随着强度足以和普通钢材相媲美的铝、铜、铝镁及铝硅等铝合金材料的不断开发，铝被认为是未来车身的重要材料。但另一 方面，铝很活泼，在特定条件下甚至能在空气中燃烧。在大气环境下，铝和铝合金表面始终有一层致密的氧化膜，加 铝/铝合金优良的导热性，使得铝和铝合金的焊接尤为困难。 而且，在铝/铝合金爆化焊过程中，由于大的热输入量，使得热应变非常严重。这些都限制了铝和铝合金的应用。搅拌摩擦焊是一种在机械力和摩擦热共同作用下的固相连接方法，正好避免了铝合金的以上问题，现在已经被应用到新能源汽车等轻量化需求的焊接。

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。 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。 试验表明，MIG焊试样我劳断裂发生在焊缝中心的试样，其疲劳裂纹萌生在气孔缺陷部位。其它试样尽管存在一定气孔缺陷，但由于其应力集中相对较低，对疲劳行为影响不明显，而焊趾部位和在此处的微缺陷是导致疲劳断裂的主要因素。 另外，虽然采用局部点固和双面对称焊接措施控制焊接变形，但所有试样均出现了3.1°~4.8°的角变形。在疲劳拉伸载荷作用下，焊接角变形将产生附加的弯矩作用，并增加焊趾局部的应力集中，从而进一步降低MIG焊接接头疲劳强度。 对焊态FSW对接接头，在搅拌摩擦焊接过程中，搅拌工具肩部要与被焊试板紧密压在一起，工具肩部的搅拌头插入板件对接线处，为保证工具肩部与工件的紧密结合，搅拌头的长度应稍小于焊接板的厚度。 搅拌摩擦焊试样的疲劳强度明显高于MIG焊试样的疲劳强度，FSW的S-N曲线比MIG焊的变化更为平缓。几乎成为一种完全为铝合金材质定制的焊接技术。

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。机械化自动焊可以减少对人工的依赖，加快生产效率，降低产品单个成本。广州铝合金发射筒搅拌摩擦焊

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。中山搅拌摩擦焊热机影响区

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。中山搅拌摩擦焊热机影响区

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