在攪拌摩擦焊過程中,摩擦焊攪拌工具是單一與工件直接接觸的部分,除了摩擦焊攪拌工具的尺寸、形狀、焊接參數(shù)會影響焊接的然后效果外,摩擦焊攪拌工具材料也會對焊接質量產生重要影響。摩擦焊攪拌工具的材料不只決定了摩擦焊攪拌工具摩擦加熱的速率、操作溫度、工具強度,還決定了可用攪拌摩擦焊焊接何種材料。對于高熔點、髙強度的材料如鋼、鈦、鈦合金、鎳基合金的攪拌摩擦焊,其焊接溫度可達0.8Tm(如鈦合金的FSW溫度接近1334℃)[2,6]。在焊接鋼等髙強度合金時,摩擦焊攪拌工具在1000℃時的強度至少大于400MPa才不至于失效。普通的鋼在500~600℃會發(fā)生軟化,在高溫下不具備一定的剛度和強度,顯然不適用于高溫材料的焊接。摩擦焊攪拌工具在焊接時,旋轉工件在電機驅動下開始高速旋轉。東莞摩擦焊攪拌工具非標定制
摩擦焊攪拌工具的主要作用是保證連接區(qū)材料產生足夠的塑性變形,并控制焊針周圍塑性體的流動,形成優(yōu)良的焊接接頭。摩擦焊攪拌工具包括同軸裝配的刀柄和攪拌針,刀柄的底端設有向內凹陷的同軸孔,攪拌針的末端滑動連接于同軸孔內,還包括同軸設置的外套,外套連接于刀柄的底端外側,外套與刀柄之間通過螺紋連接,外套擰緊可實現(xiàn)攪拌針與刀柄之間的預緊力,刀柄與攪拌針之間設置一碟簧,外套與攪拌針之間設置第二碟簧。結構簡單,成本較低;純機械機構的壓力控制方式運行穩(wěn)定性更高,響應實時性更好。佛山輕軌攪拌頭廠家摩擦焊通常由如下四個步驟構成:機械能轉化為熱能;材料塑性變形;熱塑性下的鍛壓力;分子間擴散再結晶。
摩擦焊攪拌工具主要就是運用在攪拌摩擦焊工藝中,其中攪拌摩擦焊除了具有普通摩擦焊技術的優(yōu)點外,還可以進行多種接頭形式和不同焊接位置的連接。攪拌摩擦焊方法與常規(guī)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。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。
摩擦焊攪拌工具可以很好的利用超聲軟化效應,降低材料塑性變形抗力,增強其流動性,影響材料變形行為,避免接頭產生孔洞缺陷。采用與孔槽配合的長針攪拌頭穿透工件背部,從而徹底避免根部未焊合缺陷。能夠很好的提高超聲能量利用率,增強焊縫根部材料的塑性變形與流動,改善了焊縫根部成形,細化了焊縫晶粒,提高了接頭的力學性能和臨界焊接速度與生產效率。摩擦焊攪拌工具包括靜軸肩刀柄,軸承壓蓋,上端軸承,下端軸承,隔套,上鎖緊螺母,下鎖緊螺母,軸承外套,軸肩固定套,靜軸肩,攪拌針,壓墊和調整墊。具有摩擦焊熱輸入小,降低裝夾難度,無需傾角焊接,焊縫成形美觀的優(yōu)點。摩擦焊易于安裝,結構簡單,接口可靠。
摩擦焊焊接工藝特點:焊接施工時間短,生產效率高。例如發(fā)動機排氣門雙頭自動摩擦焊機的生產率可達800~1200件/h。對于外Φ127mm、內徑Φ95mm的石油鉆桿與接頭的焊接,連續(xù)驅動摩擦焊需要十幾秒鐘。因焊接熱循環(huán)引起的焊接變形小,焊后尺寸精度高,不用焊后校形和消除應力。用摩擦焊生產的柴油發(fā)動機預燃燒室,全長誤差為±0.1mm;專屬焊機可保證焊后的長度公差為±0.2mm,偏心度為0.2mm。機械化、自動化程度高,焊接質量穩(wěn)定。當給定焊接條件后,操作簡單,不需要特殊的焊接技術人員。摩擦焊高耐磨性,可承受焊接過程中,焊具與母材間的劇烈摩擦。廣州汽車攪拌工具
焊接過程中所需控制的焊接參數(shù)較少,只有壓力、時間、速度和位移。東莞摩擦焊攪拌工具非標定制
摩擦焊攪拌工具只承受沿軸線的正壓力和與旋轉方向相反的摩擦扭矩,且隨著下壓深度的增加,正壓力和摩擦扭矩逐漸增大:穩(wěn)定焊接階段攪拌針側面除了前半部分承受壓力和扭矩,還會承受與焊接方向相反的阻力以及由它產生的彎矩。當焊接過程進入穩(wěn)定階段時,摩擦焊攪拌工具承受的載荷只與軸肩和攪拌針的尺寸有關。摩擦焊攪拌工具的優(yōu)化實驗表明前進側和后退側的熱機械影響區(qū)由于經(jīng)歷的熱影響和攪拌作用不同,微觀組織的晶粒尺寸和形態(tài)不同;水平軸肩圓柱螺紋摩擦焊攪拌工具(2#)在兩種焊接速度下(33毫米/分鐘和50毫米/分鐘),得到的焊縫表面光滑、飛邊較少,焊合區(qū)微觀組織細小均勻、無方向性,綜合力學性能較優(yōu)。東莞摩擦焊攪拌工具非標定制