搅拌摩擦焊的应用

【摘 要】传统的焊接技术连接技术有熔焊、气体保护焊等。搅拌摩擦焊的问世和飞速发展对工业制造领域起到了巨大的推动力。本文仅对搅拌摩擦焊技术原理、应用、特点及先进的搅拌焊技术进行介绍。

【关键词】搅拌摩擦焊；数控技术；先进的连接技术

一、搅拌摩擦焊的介绍、连接方法及应用

1、搅拌摩擦焊是英国焊接研究所1991年发明的一项固相焊接专利焊接技术，是靠摩擦热使待焊接工件局部产生热塑化，利用搅拌针（头）的旋转带动焊缝处的金属移动而形成固态焊接。

2、搅拌摩擦焊对零件连接过程中，还需要数控技术的支持。利用数控系统编写程序，对焊接过程及焊接运动实现自动化加工。这不但是数控技术在焊接中的应用，更是自动焊接技术的创新及飞速发展的体现。

3、下面以焊接厚度6mm，焊缝长度为300mm铝合金的平板对接缝在搅拌摩擦焊中的应用进行介绍。

（1）平板对接焊缝的焊接过程见图1。

图1 平板对接焊的过程

（2）数控系统中的参考程序

为保证焊缝的完整性，通常我们会在对接缝的两端加上引弧板，即实际焊接长度应大于300mm。引弧板的厚度应与对接板的厚度一致，其放置位置见图2。

图2 引弧板的放置位置

（3）参考程序（日本三菱系统）

O0001；

G54 M04 S1200；

G04 X2000；

G00 X0 Y0；（坐标系原点设置在焊缝的起点）

G00 Z2.0；

G01 Z-3 F150.0；

G91 X-310；

G90 G00 Z100；

M30；

二、搅拌摩擦焊的特点

搅拌摩擦焊是一种机械自动化程度很高的自动焊接方法，与传统焊接方法相比，具有以下特点：

1、无飞溅、烟尘；

2、无辐射对人体的危害；

3、不需要调节电流、电压，无高压触电危险；

4、实现焊接的机械化、自动化，降低了工人的劳动强度，大

大的改善了技术工人的劳动环境，更避免了手工操作所造成的质量不稳定性；

5、克服了薄板易焊穿，厚板焊不透，型材焊接等诸多难点，改善了铝合金、铜合金、钛合金等材料的焊接性能；

6、被焊接材料不要开坡口，更不存在熔化，焊缝的成形及质量不会受到焊缝或工件位置的改变的影响，是靠系统的编程与设备的精度来保证，所以搅拌摩擦焊还具有高柔性的特点；

7、因搅拌摩擦焊是通过对局部材料的热塑化的一种固相连接，焊缝表面质量与传统焊接相比要高。

三、搅拌摩擦焊方法的核心——搅拌头

搅拌头是搅拌摩擦焊技术的核心。被誉为搅拌摩擦焊的“心脏”。如果将搅拌摩擦焊看作是机械加工，那么搅拌摩擦焊头则是加工刀具，它完成加工中的主运动，被焊接材料做进给运动。搅拌头的材料性能直接影响焊接的成败。

搅拌头的材料可以采用工具钢，也可采用钨材。但工具钢和钨材在500度以上温度加工磨损量将急剧增大，使用寿命较短。为降低磨损量，提高其使用寿命，获得高精度，克服难切削等条件，可选用具有高传热系数、耐高温、高耐磨性、高硬度的多晶立方氮化硼（PCBN）采用高温高压经烧结后在磨光所制成的搅拌头端部。

四、应用与前景

搅拌摩擦焊技术是数控技术和焊接技术的融合和创新，作为一种新型的、先进的焊接技术，它解决了普通焊接难焊接的材料，更突破了传统焊接的局限性。新型搅拌摩擦焊技术还包括双轴肩自适应搅拌摩擦焊、复合热源搅拌摩擦焊、动态控制低应力无变形搅拌摩擦焊、双头摩擦焊技术。搅拌摩擦焊技术已经在我国的工业生产中得到了应用，并取得了很好的效应，正在大力推动着中国制造业的发展。

参考文献

[1]《职业》2007.10.

[2]搅拌摩擦焊相关文章。