航天搅拌摩擦焊近年来,为了适应新材料与新结构的应用,国内外在摩擦焊接及相关技术方面取得了重要进展,其中以线性摩擦焊(LinearFriction Welding)、摩擦堆焊(Consumable RodFrictionsurfacing)、搅拌摩擦焊(FrictionStir Welding)、摩擦塞焊(Friction Plug Welding)等被称为是“科学摩擦(Science Friction)的先进摩擦焊接技术具代表性。 摩擦焊技术在国内的发展及应用状况 摩擦焊是焊接大家族中的一名重要成员,是一种金属固相热压焊方法。航天搅拌摩擦焊它是把两种焊件的结合面作相对高速运动,借助于摩擦热使接触部分达到塑性状态,再经加压而连接成一体的一种工艺方法。 摩擦焊接在中国的发展,目前在基础技术研究,工程化开发,设备制造等方面已经取得了一定的成绩,并在迅速发展,面对中国在航天,航空,铁路,船舶,能源等领域的远景规划和长远发展,以及潜在的巨大市场需求,摩擦焊接在未来几年内将迎来快速发展和应用的高峰。
航天搅拌摩擦焊自1991年英国焊接研究所发明搅拌摩擦焊开始,美国和欧洲率先使此技术用于航天运载工具的焊接,从一定程度上解决了轻质合金焊接性差的一系列问题。迄今为止,航空航天技术已是衡量一个国家国防实力乃至综合国力的重要指标。越来越多的国家投入大量的资金来发展太空运输工具,箭体材料呈轻质、高强的发展方向,国外箭体材料已经发展到第三代铝锂合金,其关键的连接技术已由最初的钨极氩弧焊发展到搅拌摩擦焊,且已成功用于美国Delta系列,Atlas系列火箭筒体、航天飞机的高质量焊接。日本三菱重工已经开发出双轴肩搅拌摩擦焊技术, 并将其应用于新型运载火箭 H-2B 贮箱的筒段的焊接。航天搅拌摩擦焊在航空领域,美国波音公司、英国空中客车公司等航空巨头公司已在飞机结构件上成功运用搅拌摩擦焊技术。美国大型军用运输机 C-17 的舱内地板和载货斜坡地板采用了搅拌摩擦焊技术;F-15战斗机尾翼整流罩也采用了搅拌摩擦焊技术;空客公司采用搅拌摩擦焊对A430大型客机翼肋进行焊接;美国月蚀公司在 Eclipse-500 型商务飞机上采用搅拌摩擦焊技术全面替代了铆钉连接结构搅拌摩擦焊技术已成为飞机制造的关键技术之一。
航天搅拌摩擦焊摩擦焊接的起源可追溯到公元1891年,当时美国批准了这种焊接方法的一个zhuanli。该zhuanli是利用摩擦热来连接钢缆。随后德国、英国、苏联、日本等国家先后开展了摩擦焊接的生产与应用。我国是世界上研究摩擦焊接最早的国家之一,早在1957年就实验成功了铝—铜摩擦焊。多年来,摩擦焊接以其优质、高效、节能、无污染的技术特色,深受制造业的重视,航天搅拌摩擦焊特别是不断开发出摩擦焊接的新技术,如超塑性摩擦焊接、线性摩擦焊接、搅拌摩擦焊接等,使其在航空、航天、核能、海洋开发等高技术领域及电力、机械制造、石油钻探、汽车制造等产业部门得到了愈来愈广泛的应用。
航天搅拌摩擦焊摩擦焊在国内外的发展为什么非常迅速,应用非常广泛,这是由于它本身具有一系列的优点。这些优点包括如下几个方面:搅拌摩擦焊航天搅拌摩擦焊1、接头的焊接质量好、稳定。我国用低温摩擦焊生产的铝铜过渡接头,其废品率低于0.01%;锅炉厂采用摩擦焊代替闪光焊生产省煤器蛇形管,焊接的废品率由原来的10%降低到0.001%。西德用摩擦焊代替闪光焊生产汽车排气门,焊接的废品率由原来的1.4%下降到0.04~0.01%。从以上例子可以看到,摩擦焊的废品率非常低,是一般焊接方法的1%左右。
由于搅拌摩擦焊过程中热输入相对于熔焊过程较小,接头部位不存在金属的熔化,是一种固态焊接过程,在合金中保持母材的冶金性能,可以焊接金属基复合材料、快速凝固材料等采用熔焊会有不良反应的材料。航天搅拌摩擦焊其主要优点如下:(1)焊接接头热影响区显微组织变化小.残余应力比较低,焊接工件不易变形;(2)能一次完成较长焊缝、大截面、不同位置的焊接.接头高:(3)操作过程方便实现机械化、自动化,设备简单,能耗低,功效高,对作业环境要求低:(4)无需添加焊丝,焊铝合金时不需焊前除氧化膜,不需要保护气体,成本低;(5)可焊热裂纹敏感的材料,适合异种材料焊接:(6)焊接过程安全、无污染、无烟尘、无辐射等。航天搅拌摩擦焊搅拌摩擦焊也存在一定的缺点:焊接工件必须刚性固定,反面应有底板;焊接结束搅拌探头提出工件时,焊缝端头形成一个键孔,并且难以对焊缝进行修补:工具设计、过程参数和机械性能数据只在有限的合金范围内可得:在某种情况下,如特殊领域中要考虑腐蚀性能、残余应力和变形时,性能需进一步提高才可实际应用;对板材进行单道连接时,焊速不是很高:搅拌头的磨损消耗太快等。