攪拌摩擦焊的工作原理

     攪拌摩擦焊是一種新興的理想的綠色連接技術(shù)，其工作原理如圖，攪拌頭由夾持器與特形指棒兩部分構(gòu)成。焊接時(shí)，攪拌頭高速旋轉(zhuǎn)并首先使特形指棒迅速鉆進(jìn)被焊對(duì)接板的焊縫，夾持器的圓柱體端面與工件表面緊密接觸，進(jìn)而夾持器帶著施焊特形指棒沿著焊接方向移動(dòng)，由于旋轉(zhuǎn)的特形指棒與工件的摩擦作用而產(chǎn)生大量的熱作用，家還是那個(gè)夾持器軸間與被焊板表面輔助的摩擦熱，使得在攪拌頭特形指棒周?chē)�的材料熔融，由于叫辦理的作用被轉(zhuǎn)移到特形指棒后側(cè)，形成焊縫。

2  攪拌摩擦焊的優(yōu)點(diǎn)

     攪拌摩擦焊是基于摩擦焊基本原理的一種新興固相連接技術(shù)。與常規(guī)的摩擦焊技術(shù)和傳統(tǒng)的融化焊技術(shù)相比，它具有以下優(yōu)點(diǎn)：

     （1）焊縫力學(xué)性能好  由于驕傲辦摩擦焊是一種固相連接方法，其焊接溫度較低，焊縫金屬僅達(dá)到塑性狀態(tài)，沒(méi)有熔化，保持著母材的冶金性能，故不會(huì)出現(xiàn)熔化過(guò)程中焊縫處大范圍的熱塑性變形過(guò)程和焊接缺陷。而且，焊縫金屬的晶粒組織比母材金屬的更細(xì)小，強(qiáng)度超過(guò)熱影響區(qū)的強(qiáng)度，合金元素也沒(méi)有被蒸發(fā)或燒損，沒(méi)有改變合金的成分及相組成，焊后接頭處的變形量和殘余應(yīng)力比熔化焊的小很多，無(wú)裂紋、夾雜、氣孔缺陷少。因此，接頭的力學(xué)性能好，可以基本實(shí)現(xiàn)板件的低應(yīng)力無(wú)變形焊接。

     （2）成本低、效率高  攪拌摩擦焊是通過(guò)攪拌頭與焊件之間的摩擦和攪拌作用，逐步實(shí)現(xiàn)整條焊縫的焊接的，比熔化焊甚至常規(guī)摩擦焊更節(jié)省能源。在焊接過(guò)程中，不需要添加其他焊接才來(lái)哦，如焊條、焊絲、焊劑和保護(hù)氣體等。唯一小號(hào)的是攪拌頭。通常在鋁合金焊接時(shí)，一個(gè)工具鋼攪拌頭可以焊接800米長(zhǎng)的焊縫。而且，其焊接設(shè)備教簡(jiǎn)單，可以經(jīng)過(guò)現(xiàn)有的機(jī)床改造而成，焊接工藝參數(shù)少，操作方便。因此，很容易實(shí)現(xiàn)全方位的自動(dòng)化焊接，可以大大地提高工作效率和焊接能量的利用率。

    （3）適用范圍廣泛  由于驕傲辦摩擦焊可以消除熔化焊時(shí)形成的液化裂紋或結(jié)晶裂紋，所以可以焊接熱裂紋敏感的材料，可實(shí)現(xiàn)鑄件與擠壓件，金屬與非金屬材料等異種材料的連接，入：鋁和銀的焊接；通過(guò)對(duì)擠壓型材料進(jìn)行焊接，可制成大型結(jié)構(gòu)件，如船板、框架、平臺(tái)等。還有，隨著攪拌摩擦焊研究的不斷深入，其可以實(shí)現(xiàn)從仰焊到俯焊的各種位置的焊接，并適用于多種形式的焊接接頭，如搭接、對(duì)接、角接接頭等，甚至可以焊接多層才材料后厚度變化的結(jié)構(gòu)。

    （4）環(huán)保，無(wú)污染  作為一種固相連接方法，攪拌摩擦焊焊前和焊接過(guò)程中對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染。焊前工件不需要進(jìn)行嚴(yán)格的表面清理，焊接過(guò)程中的摩擦和攪拌可以去除焊件表面的氧化膜，且無(wú)煙塵和飛濺，噪音小。

      同時(shí)，隨著攪拌摩擦焊技術(shù)的不斷深入，其缺點(diǎn)也在逐步被發(fā)現(xiàn)及改進(jìn)，具體不足有以下三個(gè)方面：

     （1）裝夾要求高  固定攪拌頭需要特定的夾具；被焊工件必須剛性固定，防止焊接過(guò)程中焊間隙變大；被焊工件的背面必須有墊板，防止焊縫塑性金屬塌陷、焊穿。

     （2）參數(shù)不易選  焊接工具的設(shè)計(jì)、工藝參數(shù)及力學(xué)性能只針對(duì)較小范圍，一定厚度的合金適用。當(dāng)焊接工藝參數(shù)選擇不當(dāng)時(shí)，焊縫會(huì)產(chǎn)生一些在熔化焊接過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)的缺陷，如飛邊、溝槽、隧道等缺陷。

     （3）其他  焊針退時(shí)會(huì)在焊縫末端留下一個(gè)小孔，在大多數(shù)情況下，只能用其他焊接方法填充小孔；受焊縫方向的限制，在需要使用手提焊機(jī)的情況下，不適合采用攪拌摩擦；不銹鋼等高熔點(diǎn)金屬材料及復(fù)合材料的焊接有待于進(jìn)一步的試驗(yàn)研究、拓展應(yīng)用。

     近些年來(lái)，為了彌補(bǔ)上述的不足，研究人員發(fā)明了很多新的攪拌焊接方法，如激光輔助攪拌摩擦焊，無(wú)匙孔攪拌摩擦焊，復(fù)合攪拌摩擦焊等。