攪拌摩擦焊EN ISO 25239-4工藝評定

EN ISO 25239-4：鋁及鋁合金攪拌摩擦焊工藝評定

摩擦焊是利用工件端面相互運動、相互摩擦所產生的熱，使端部達到熱塑性狀態，然后迅速頂鍛，完成焊接的一種方法。摩擦焊可以方便地連接同種或異種材料，包括金屬、部分金屬基復合材料、陶瓷及塑料。

攪拌摩擦焊方法與常規摩擦焊一樣。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材料的溢出，同時可以起到清/除表面氧化膜的作用。

特點

焊接過程中也不需要其它焊接消耗材料，如焊條、焊絲、焊劑及保護氣體等。消耗的只是焊接攪拌頭。

同時，由于攪拌摩擦焊接時的溫度相對較低，因此焊接后結構的殘余應力或變形也較熔化焊小得多。特別是Al合金薄板熔化焊接時，結構的平面外變形是非常明顯的，無論是采用無變形焊接技術還是焊后冷、熱校形技術，都是很麻煩的，而且增加了結構的制造成本。

攪拌摩擦焊主要是用在熔化溫度較低的有色金屬，如Al、cu等合金。這和攪拌頭的材料選擇及攪拌頭的工作壽命有關。

另外，攪拌摩擦焊作為一種固相焊接方法，焊接前及焊接過程中對環境的污染小。焊前工件無需嚴格的表面清理準備要求，焊接過程中的摩擦和攪拌可以去除焊件表面的氧化膜，焊接過程中也無煙塵和飛濺．同時噪聲低。由于攪拌摩擦焊僅僅是靠焊頭旋轉并移動，逐步實現整條焊縫的焊接，所以比熔化焊甚至常規摩擦焊更節省能源。

由于攪拌摩擦焊過程中熱輸入相對于熔焊過程較小，接頭部位不存在金屬的熔化，是一種固態焊接過程，在合金中保持母材的冶金性能，可以焊接金屬基復合材料、快速凝固材料等采用熔焊會有不良反應的材料。其主要優點如下：

1) 焊接接頭熱影響區顯微組織變化小．殘余應力比較低，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，對作業環境要求低：

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) 焊接過程安全、無污染、無煙塵、無輻射等。

攪拌摩擦焊也存在一定的缺點：

1) 焊接工件必須剛性固定，反面應有底板；

2) 焊接結束攪拌探頭提出工件時，焊縫端頭形成一個鍵孔，并且難以對焊縫進行修補；

3) 工具設計、過程參數和機械性能數據只在有限的合金范圍內可得；

4) 在某種情況下，如特殊領域中要考慮腐蝕性能、殘余應力和變形時，性能需進一步提高才可實際應用；

5) 對板材進行單道連接時，焊速不是很高；

6) 攪拌頭的磨損消耗太快等。

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