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过去,缺乏耐高温的混合头

文章出处: 人气:0发表时间:2020/9/12 16:43:00

    过去,缺乏耐高温的混合头

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    搅拌摩擦焊的优点是:(1)由于焊接可以在不熔化母材的情况下进行(固相焊接),焊接后变形和焊接缺陷少,因此可以提高产品质量,降低成本;(2)与熔焊相比节能;(3)不需要保护气体;(4)噪音低,无灰尘。而且这种技术对于焊接异种材料也是非常有效的,所以引起了业界的极大关注,有望通过根据每个位置选择合适的材料达到轻量化的效果*2。然而,正如本文开头所介绍的,在大规模生产中可用于搅拌摩擦焊的材料仅限于低熔点金属。

    与液相焊——熔化焊熔化母材相比,搅拌摩擦焊具有较低的焊接温度,因此通过设置焊接条件很容易控制焊接输入热量。因此容易减少金属间化合物——的生成,导致焊接强度降低。通过减小金属间化合物层的厚度,可以提高焊接部件的强度。在进行搅拌摩擦焊时,如果搅拌摩擦焊搅拌过度,也会产生大量的金属间化合物。

    搅拌摩擦焊过去仅限于低熔点金属的原因是缺乏适合大规模生产的低成本、耐高温的搅拌头。铝合金进行搅拌摩擦焊时,一般采用工具钢等钢材制成的搅拌头。用这种搅拌头焊接钢、钛合金等高熔点金属时,搅拌头会在能软化这些金属的高温区软化,导致搅拌头磨损严重。虽然已经开发了由非钢材料如陶瓷和钨铼合金制成的混合头,但是这些混合头的价格非常高,不适合大规模生产。

    钢的新表面不用搅拌就能露出来

    本田开发的搅拌摩擦焊接钢和铝合金技术用于连接钢和铝合金的重叠基材。它最大的特点是只搅拌铝合金,不搅拌钢(图1下图)。这样,可以防止搅拌头的温度过高。

    钢和铝合金不搅拌钢就能焊接在一起的原因是钢和铝合金之间形成了金属结合。也就是说,这项技术不搅拌钢,而是去除钢表面的涂层和氧化膜。通过这种方法,暴露出钢的新表面,并在钢和铝合金之间形成金属结合,通过搅拌提高其活性。这种金属结合的存在使钢和铝合金融为一体。

    水进入钢和铝合金之间后,发生双金属腐蚀(电偶腐蚀)。这项技术通过在钢和铝合金之间插入一层硅膜来防止这种现象。

    本田在面向北美市场的新“雅阁”的前副车架上采用了这项技术,取得了各种效果(图2)。具体来说,不仅重量比原来的钢副车架减轻了25%,而且焊接时的功耗也降低了50%左右。此外,通过该技术改变了副车架和悬架的安装部分的结构,并且安装部分的刚度增加了20%,从而有助于车辆运动性能的改善。通过新材料拓展应用领域

    另一方面,东北大学、制造有限公司和金属精密仪器有限公司开发了能够承受高温的低价搅拌头,从而扩大了搅拌摩擦焊的应用范围(图3)。搅拌头所用材料由东北大学和制造有限公司联合开发,该材料和搅拌头(铸件)的批量生产技术由制造有限公司和金属精密有限公司成功开发.该搅拌头可用于钢、钛合金、锆合金等高熔点金属的搅拌摩擦焊,计划于2013年秋季上市。虽然金属精密仪器表示“价格将在未来讨论”,但估计将在可用于大规模生产水平的价格区间内设定。