摩擦焊搅拌工具用于对多个金属工件的抵靠部分进行搅拌摩擦焊,该工具包括用于挤压工件的转子和布置在转子顶端上的探头,该探头包括:螺纹部分,布置在探头顶端上并具有螺旋形状;和第二螺纹部分,布置在螺纹部分后并具有方向与螺纹部分相反的螺旋形状。因为一二螺纹部分具有方向相反的螺纹,所以当探头顶端上的螺纹部分沿旋入工件的方向转动时,工件能够以较高的接合强度接合在一起。摩擦焊搅拌工具是一种搅拌摩擦焊使用的专门工具,其特征在于搅拌头为双轴肩结构。利用搅拌头的第二轴肩对压合界面进行摩擦焊接,从而解决搭接接头和T形接头的压合线向焊缝内部延伸问题,提高焊缝质量,稳定焊缝性能。摩擦焊是一种清洁的生产工艺。常州轻轨搅拌头生产厂家
在摩擦焊搅拌工具中,焊头的突出段伸进材料内部进行摩擦和搅拌,焊头的肩部与工件表面摩擦生热,并用于防止塑性状态材料的溢出,同时可以起到清理表面氧化膜的作用。在焊接过程中,搅拌针在旋转的同时伸入工件的接缝中,旋转搅拌头(主要是轴肩)与工件之间的摩擦热,使焊头前面的材料发生强烈塑性变形,然后随着焊头的移动,高度塑性变形的材料逐渐沉积在搅拌头的背后,从而形成搅拌摩擦焊焊缝。搅拌摩擦焊对设备的要求并不高,基本的要求是焊头的旋转运动和工件的相对运动,即使一台铣床也可简单地达到小型平板对接焊的要求。但焊接设备及夹具的刚性是极端重要的。汽车搅拌工具生产商在焊接过程中摩擦焊搅拌工具要刚性固定在背垫上,焊头边高速旋转,边沿工件的接缝与工件相对移动。
使用摩擦焊搅拌工具的过程中,不同形状的搅拌针对能否获得良好的焊缝质量至关重要。搅拌针底部直径过小时,如果焊接工艺不当,靠近搅拌针底部因为搅拌针直径过细经常会发生剪切断裂;搅拌针底部直径过大或者旋转频率过低时,焊缝区域材料流动不充分,所受阻力过大,搅拌针会被从靠近轴肩的地方剪断。利用带有特殊形状的硬质搅拌针的搅拌头高速旋转缓慢插入被焊工件,直到轴肩和母材表面接触,此时搅拌头与母材发生剧烈摩擦,通过搅拌摩擦过程中产生的摩擦热和对搅拌头周围金属的挤压,使接头金属处于塑性状态,搅拌针在旋转的同时沿着焊接方向向前移动,在热-机联合作用下形成致密的金属间结合,实现材料的连接。
在摩擦焊搅拌工具中,搅拌头的旋转速度对接头的力学性能产生影响,主要是通过改变焊接热输入和材料塑性流动影响微观组织来实现的。当搅拌头的转速较低时,不能产生足够的摩擦热,从而热塑性流动层难以形成,然后导致固相连接不能实现,并且在焊缝中还特别容易形成孔洞等缺陷。由搅拌摩擦焊产热机制可知,随着旋转速度的增加,热输入便增加,热塑性流动层自上而下也逐渐扩大,使得焊缝中的孔洞逐步减小,当转速增加到特定值时,孔洞便开始慢慢消失,从而形成组织致密的高质量焊缝。但如果搅拌头转速太高,则会导致过高的焊接温度,产生其他影响焊接质量的缺陷。在焊接过程中,不同的摩擦焊搅拌工具得到的效果有很大差异。
使用摩擦焊搅拌工具焊接的焊缝表面无飞边,无明显鱼鳞纹,表面光滑成型美观;焊接接头无明显减薄量,降低表面应力集中系数,提高焊接接头的疲劳性能;通过更换不同的外轴肩可实现呈现不同角度接头的焊接。适用于颗粒增强金属基复合材料的搅拌摩擦焊接。焊接工具的轴肩和搅拌针采用髙强耐磨金属陶瓷材料,而夹持端采用合金工具钢,焊接工具由两种材料通过真空钎焊连接构成。焊接工具用髙强耐磨金属陶瓷材料是以陶瓷颗粒为增强相,以耐热金属合金为粘结相,通过粉末冶金真空烧结方法制备。与传统钢质焊接工具相比,在搅拌摩擦焊接颗粒增强金属基复合材料时,其耐磨性和使用寿命可提高很多,且不会引入杂质污染焊缝,可获得高的焊缝强度系数和高的焊缝表面质量。摩擦焊设备采用焊接工艺能有效利用材料。江苏铝合金摩擦焊搅拌工具定制
摩擦焊搅拌工具的成功设计是把搅拌摩擦焊应用在更大范围的材料和焊接更宽的厚度范围的关键。常州轻轨搅拌头生产厂家
摩擦焊搅拌工具是将搅拌摩擦焊技术在工程上得以应用和推广的关键。由于焊接对象的不同所选择的摩擦焊搅拌工具也各不相同。目前搅拌摩擦焊接主要以简单轨迹焊缝和长直焊缝为主,空间复杂曲线的搅拌摩擦焊接较少。搅拌头在搅拌摩擦焊设备中的地位极为重要,是搅拌摩擦焊技术的关键。它与被焊工件相互作用,从而实现被焊材料间的连接,其质量的好坏程度决定着被焊材料的种类和厚度。搅拌头的形状决定了焊接产热和形成的塑性流体形态;搅拌头的尺寸决定焊缝尺寸和精度、焊接速度以及焊接工具的强度;搅拌头的材料不只决定摩擦加热速率、焊接工具的强度和工作温度,而且也决定被焊材料的种类。常州轻轨搅拌头生产厂家