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。为实现传统制造业的转型升级和绿色制造起到示范作用。佛山代加工搅拌摩擦焊
铝合金在汽车工业中的应用:资料显示,铝合金代替传统的钢铁制造汽车,可使整车重量减轻30%~40%,制造发动机可减轻30%,制造缸体和缸盖可减重30%~40%,制造车轮可减轻50%。 为了获得比较高的扭转刚度以及良好的操作性能,奥迪汽车公司在A2(图3)、A8两种车型上,采用了ASF结构的全铝制框架,其中包括铝板、挤压成型件以及铸造铝合金等铝制零件··。法拉利公司的Mod-ena以及本田的Insight两种车型也采用了类似的铝制空间框架结构设计。福特公司的P2000则采取了单体设计的铝车身结构。 由于不断提高的环保要求,单台汽车平均用铝量在不断上升,已经由1973年的37kg发展到2002年的125kg。并且新的一些车型提高了铝合金材料的使用量,详见表251。 从以上分析可以看出,汽车用铝量有不断提高的趋势。所以从提高安全以及经济性方面考虑,有效解决铝及铝合金的连接是汽车制造工业在目前和将来面临的主要问题。佛山代加工搅拌摩擦焊填补了国内空白,满足了航空航天行业G端装备的需求。
搅拌摩擦焊接技术的原理是什么?一个带特殊轴肩和针凸的搅拌工具(搅拌头)高速旋转着插入被焊工件的待焊界面起始处,搅拌工具(搅拌头)和被焊材料之间的摩擦剪切阻力产生了摩擦热,使材料软化发生塑性变形,并释放出塑性变形能量,当搅拌工具(搅拌头)受到驱动沿着待焊界面向前移动时,热塑化的材料由搅拌工具(搅拌头)的前部向后部转移,并且在搅拌工具(搅拌头)轴肩的锻造作用下,实现工件之间的固相连接。这种焊接方式可以达到其他焊接很难达到的高气密性和高焊接强度。因而现在广泛应用到铝挤材料拼焊和铝铸件材料的密封焊接。
1、搅拌摩擦焊是一项区别于熔化焊和机械连接的新型焊接技术; 2、基于成本降低、重量减少以及优越的接头性能等方面的诸多优点,搅拌摩擦焊在飞机制造工业中的应用将具有巨大的潜在性。 3、搅拌摩擦焊技术的出现,为飞机的设计及制造提供了新的方法和途径。 4、世界范围的航宇工业正在探索扩大搅拌摩擦焊技术在飞机、喷气发动机和空间飞行器上的应用。 搅拌摩擦焊在飞机制造领域的诸多研究,预示着此技术在飞机制造领域将会有更很多的应用。 缩比焊接件的压缩试验:近期研究结果表明,搅拌摩擦焊具有相当好的工艺重复性和宽的工艺窗口、在转速波动-20%~+40%和焊接速度波动-33%~+100%的条件下,还能够得到优良的接头;被焊零件的变形很小、对于长度为1500mm 的零件Z大变形量2mm;经过X射线和“相矩阵”超声波扫描无损检查,没有发现气孔和裂纹;对缩比件的试验表明,焊接件的压缩强度可以达到母材金属的96%。尽管这些结果表明搅拌摩擦焊在中心翼盒中的应用很成功,但还需要进一步的试验验证和飞行测试。再一次证明了公司强D的技术研发实力和良好的售后服务能力。
旋转速度相同条件下,焊接速度越高,焊缝表面越粗糙,甚至出现参差不齐的飞边。而相同焊接速度条件下,旋转速度越高,焊缝表面越光滑,没有或有少量飞边。搅拌摩擦焊接过程中的线能量与旋转速度、摩擦系数和焊接力等成正比,与焊接速度成反比。因此,旋转速度相同时,焊接速度越高,焊接线能量越低,相应的接头金属塑化情况变差,焊缝表面越粗糙。而相同焊接速度条件下,旋转速度越高,焊接线能量越高,接头金属塑化情况得到改善,因而焊缝表面越光滑。不同旋转速度条件下焊缝表面亮度不同。旋转速度较低时,焊缝表面比较暗,转速950r/min时焊缝表面局部发黑;随着旋转速度的提高,焊缝表面的亮度增加,在旋转速度为1500r/min时,焊缝表面呈银白色。这是由于作用于接头的搅拌头分为搅拌针和轴肩两部分,如图5所示。随着旋转速度的增加,轴肩与接头金属之间作用产生的热量不能够迅速向接头内部扩散,在焊缝表面形成能力聚积,可以认为焊缝表层的能力聚积使表层金属搅拌摩擦焊作为一种基本的、新型的轻合金连接方法,将会对现代制造工业领域产生G命性的影响。佛山代加工搅拌摩擦焊
铝合金列车对焊接接头在受到冲击时的変形能力要求比较高,搅拌摩擦焊接技术解决了此需求。佛山代加工搅拌摩擦焊
搅拌摩擦焊接技术难道就没有不足吗?1)焊接工件必须刚性固定,反面应有底板或者有支撑,尤其是中空件。2)一般情况下,在搅拌摩擦焊接过程结束,搅拌工具(搅拌头)抽出被焊工件后,焊缝尾端形成一个收刀尾孔。也可以在设备出厂前加装尾孔消除装置,解决焊接尾孔问题。3)前期异种合金较难进行焊接,例如铝合金与铜合金的焊接。不过,通过工艺的不断改进,现在铜铝焊接已经突破关口,已为多家企业提供服务设备。搅拌摩擦焊技术的不足远远无法干扰其的优势。因此现在高密封性度需求的焊接都是采用搅拌摩擦焊技术。佛山代加工搅拌摩擦焊
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