节能环保的新型焊接技术

随着环境保护问题和资源短缺问题的日趋严峻，运载工具的轻量化设计成为航空航天及汽车等制造领域的发展方向。一方面采用高强度铝合金代替传统的钢材料，另一方面通过高效的新型工艺技术提高产品的可靠性并降低产品重量。铝合金作为运载工具的主要制造材料，其主要连接方式是焊接和铆接。目前在现役型号的铝合金舱体、箭体的结构制造中，铆接工艺是主要的连接方法，但是采用铆接技术一方面会增加铝合金构件的重量，另一方面在铆接过程中会产生大量的噪音，生产环境恶劣，另外，铆接技术需要在铝合金构件上预开孔，增加了生产成本。传统的焊接方式有电阻点焊和激光焊。电阻点焊在焊接过程需要提供大电流，耗能大；由于焊接大电流的作用，工件会产生明显的热变形，且焊缝中易出现缺陷，焊点质量不稳定，接头质量差；还有电极损耗快、寿命短以及焊接过程中有飞溅，点焊工作环境差等缺点。激光焊也存在激光束反射率大、易产生气孔缺陷等问题。因此，研究开发新型点焊工艺对航空航天、汽车、船舶等制造领域的发展具有十分重要的意义。 搅拌摩擦焊是一种新型固相连接技术。由于这种技术可以降低能源消耗，得到结合强度良好的接头而备受关注。与传统熔焊相比，搅拌摩擦焊的焊接过程无飞溅、弧光和烟尘，无需焊丝和保护气体，且接头缺陷少、组织致密、综合性能良好，是一种经济、高效、节能、环保的焊接技术，还可以焊接一些统熔焊难焊或无法焊接的材料，所以被誉为一种革命性的新型焊接技术。 搅拌摩擦点焊是在搅拌摩擦焊基础上发展的一种新型点焊工艺。它是通过搅拌头促使被焊材料的焊缝金属流动，形成均匀致密的焊核，从而获得高质量的连接头。与传统的电阻点焊及铆接等工艺相比，搅拌摩擦点焊的工艺过程简单;接头具有良好的结合强度和稳定的焊接质量;焊接工具寿命长;工作环境清洁，无噪音污染，是一种高质量、高效率、高可靠、绿色环保的连接技术。搅拌摩擦点焊可以实现铝合金板材之间的直接连接，同时能够避免铆钉引入所带来的增重问题，实现铝合金结构的有效减重，因此对减重要求特别高的航天工业领域具有不可比拟的优势。 搅拌摩擦点焊的原理是，依靠旋转下压的搅拌头与工件接触摩擦产生热量，在摩擦热和机械力的作用下使工件在低于材料熔点下达到塑性流动状态，经充分搅拌后形成焊点。搅拌头在主轴的带动下旋转，并通过施加顶锻压力插入被焊工件，在压力的作用下搅拌头与工件摩擦产生热量，使得焊点处的金属软化并被搅拌针剪切挤出;搅拌头持续转动并完全插入工件，搅拌针带动工件材料流动，轴肩使得被搅动的材料挤压在焊点内，摩擦产热和搅拌头的旋转、挤压作用使得工件材料充分流动并形成良好接头。