攪拌摩擦焊接作為一種新型固相連接方法，有效地克服了鋁合金熔化焊接頭的氣孔、裂紋等缺陷，且具有接頭殘余應(yīng)力和變形小、環(huán)保無污染等優(yōu)點(diǎn)，雙軸肩攪拌摩擦焊，作為常規(guī)攪拌摩擦焊的補(bǔ)充，有效解決了常規(guī)攪拌摩擦焊頂鍛力大、背部未焊透及根部缺陷等問題。

雙軸肩攪拌摩擦焊技術(shù)自其發(fā)明以來，得到了國內(nèi)外的廣泛關(guān)注，此焊接技術(shù)在船舶帶筋板、列車空調(diào)板、火箭燃料貯箱、飛機(jī)壁板等制造領(lǐng)域具有很強(qiáng)的應(yīng)用背景。下面我們來了解一下雙軸肩攪拌摩擦焊技術(shù)！

1、原 理

雙軸肩攪拌摩擦焊采用帶有上、下兩個(gè)軸肩的攪拌工具，上軸肩（在試板上方）和下軸肩（在試板下方）通過與試板厚度相當(dāng)?shù)臄嚢栳樝噙B接，焊接過程中上、下軸肩與攪拌針共同旋轉(zhuǎn)并與被焊材料表面相互作用而實(shí)現(xiàn)焊接。

2、分 類

雙軸肩攪拌摩擦焊又稱自支撐攪拌摩擦焊，即采用下軸肩進(jìn)行自支撐，在目前工程化應(yīng)用中，以夾持柄狀態(tài)分類主要分為固定式和浮動(dòng)式雙軸肩攪拌摩擦焊。固定式雙軸肩攪拌摩擦焊即夾持柄固定不動(dòng)，但對板厚不均勻的試驗(yàn)件焊接控制要求較高；賽福斯特技術(shù)團(tuán)隊(duì)與英國焊接研究所合作開發(fā)了浮動(dòng)式雙軸肩攪拌摩擦焊技術(shù)，大大降低了焊接過程中的控制問題。

3、接頭組織

雙軸肩攪拌摩擦焊由上、下軸肩與攪拌針共同旋轉(zhuǎn)并與被焊材料表面相互作用而實(shí)現(xiàn)焊接，因此焊縫分上、下表面。接頭的熱輸入由試樣上、下表面向中心傳遞，熱輸入量均勻，厚度方向熱梯度小。雙軸肩焊縫接頭宏觀形貌呈啞鈴型，上、下表面寬，中間窄，接頭與常規(guī)攪拌摩擦焊一致，也分為母材區(qū)（BM）、熱影響區(qū)（HAZ）、熱力影響區(qū)（TMAZ）及焊核區(qū)(WNZ)。

4、優(yōu)缺點(diǎn)

雙軸肩攪拌摩擦焊優(yōu)點(diǎn)：

① 無需背部剛性墊板支撐；

② 避免接頭根部未焊透缺陷；

③ 雙面摩擦、接頭產(chǎn)熱和受力均勻，應(yīng)力變形小；

④ 易實(shí)現(xiàn)貯箱結(jié)構(gòu)的環(huán)縫和狹小、空腔等復(fù)雜型面結(jié)構(gòu)的型材的焊接；

⑤ 曲線或雙曲率的機(jī)身壁板進(jìn)行三維焊接；

⑥ 焊接無傾角，施焊靈活、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；

雙軸肩攪拌摩擦焊的缺點(diǎn)：

雙軸肩焊接的攪拌工具，是一個(gè)共用的攪拌針連接兩個(gè)軸肩，每個(gè)軸肩分別與試件的上、下兩個(gè)表面接觸，下軸肩代替了背部的剛性支撐墊板，降低了焊接過程中的鍛壓力，并且節(jié)省了制造剛性裝置的成本，但對雙軸肩攪拌工具的要求大大提高，雙軸肩攪拌工具的制造更為復(fù)雜，成本更高，不易實(shí)現(xiàn)2mm以下薄板和30mm以上厚板的焊接。

５、雙軸肩攪拌摩擦焊的應(yīng)用

國外已將雙軸肩攪拌摩擦焊用于火箭貯箱環(huán)縫的焊接，接頭性能與常規(guī)攪拌摩擦焊相近。國內(nèi)已有技術(shù)團(tuán)隊(duì)將此技術(shù)在部分船板鋁合金和列車車體鋁合金結(jié)構(gòu)部件上得到了推廣應(yīng)用。雙軸肩攪拌摩擦焊技術(shù)在輕合金結(jié)構(gòu)件的制造領(lǐng)域具有普遍適用性和廣闊的市場前景。

審核編輯 ：李倩