資源描述:
《攪拌摩擦焊的焊接工藝評(píng)定論文》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、鋁合金攪拌摩擦焊的焊接工藝評(píng)定南車集團(tuán)株洲電力機(jī)車有限公司盛建輝(湖南株洲412001)株洲九方焊接技術(shù)研究所胡煌輝金杏英易著寬(湖南株洲412001)摘要:考慮到鋁合金材料用于城軌車輛的適應(yīng)性,采用FSW與MIG對(duì)比試驗(yàn)的方法來進(jìn)行進(jìn)行工藝評(píng)定研究,為綠色、環(huán)保的攪拌摩擦焊在城軌車輛中的應(yīng)用作準(zhǔn)備。關(guān)鍵詞:攪拌摩擦焊工藝評(píng)定試驗(yàn)Pickto:consideringthealuminumalloymaterialusedintheadaptabilityoftheurbanrailvehicles,usingF
2、SWandcontrasttestmethodstoMIGfortechnologyevaluationresearch,forthegreenandenvironmentalprotectionoffrictionstirweldingincityrailvehiclesfortheapplication.Keywords:frictionstirweldingprocedurequalificationtest一前言攪拌摩擦焊是由英國(guó)焊接研究所(TheWeldingInstitute)1991年發(fā)明的一項(xiàng)新
3、世紀(jì)最具革命性的新型連接方法。該技術(shù)自發(fā)明以來就得到了國(guó)際專利保護(hù),并以很快的速度在全球工業(yè)制造領(lǐng)域得到推廣應(yīng)用,在十多年時(shí)間里,該技術(shù)已應(yīng)用到航空航天、船舶、軌道交通、汽車等行業(yè)在內(nèi)的眾多領(lǐng)域。攪拌摩擦焊技術(shù)(簡(jiǎn)稱FSW)是一項(xiàng)焊接工件不熔化的固相連接技術(shù)。該技術(shù)是依靠攪拌頭的圖1攪拌摩擦焊工作原理旋轉(zhuǎn)與被焊接材料之間的機(jī)械摩擦作用,獲得接近但低于材料熔點(diǎn)的焊接溫度。所以攪拌摩擦焊過程中不存在金屬熔化,屬于一種新型的固相連接方法。攪拌頭是該技術(shù)的核心部分,由攪拌針和軸肩兩部分組成。焊接過程中,攪拌頭高速旋轉(zhuǎn),
4、攪拌針深入到工件內(nèi)部,軸肩緊壓在工件表面(保持一定的壓入量)。高速旋轉(zhuǎn)的攪拌頭與工件之間摩擦,產(chǎn)生大量的摩擦熱。由于摩擦熱的作用以及攪拌頭的粉碎、擠壓作用,攪拌頭周圍金屬在焊接過程中將發(fā)生嚴(yán)重的熱塑性變形,從而釋放大量的塑性變形能。在摩擦熱及塑性變形能的綜合作用下,接頭金屬實(shí)現(xiàn)塑性流動(dòng)并擴(kuò)散連接,如圖1。7攪拌摩擦焊技術(shù)作為一種全新的焊接技術(shù),擁有諸多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),對(duì)于輕金屬材料(如鋁、銅、鋅等)的連接在焊接方法、力學(xué)性能和生產(chǎn)效率上具有其他焊接方法不可比擬的優(yōu)越性。攪拌摩擦焊焊縫接頭具有優(yōu)良的力學(xué)性能和小的焊接
5、變形,焊接過程中不需要添加保護(hù)氣和焊絲,沒有熔化、煙塵、飛濺及弧光,是一種環(huán)保型的新型連接技術(shù)。比較適合我公司鋁合金城軌車輛的焊接,。為此,針對(duì)城軌車輛常用鋁合金材料,進(jìn)行工藝評(píng)定研究,為攪拌摩擦焊在城軌車輛中的應(yīng)用作好技術(shù)儲(chǔ)備。二項(xiàng)目簡(jiǎn)介和試驗(yàn)方案采用FSW焊與MIG焊對(duì)比性試驗(yàn)的方法來進(jìn)行“攪拌摩擦焊工藝評(píng)定”。由于GZL3和SPL2地鐵車輛鋁合金現(xiàn)用MIG焊進(jìn)行焊接,已有符合質(zhì)量要求的性能標(biāo)準(zhǔn),因此,F(xiàn)SW焊的接頭工藝性能試驗(yàn)應(yīng)采用以MIG焊接頭工藝性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn),兩者相比較進(jìn)行工藝評(píng)定,才能反映出攪
6、拌摩擦焊接頭性能較之MIG焊接頭性能的優(yōu)劣。其中:1.已做過MIG焊接頭工藝性能評(píng)定的項(xiàng)目,只要做相同工件、相同材料、相同規(guī)格的FSW焊的接頭工藝性能試驗(yàn),然后與MIG焊接頭性能進(jìn)行比較,得出FSW焊工藝性能評(píng)定。2.未做過MIG焊接頭工藝性能評(píng)定的項(xiàng)目,則要同時(shí)做相同工件、相同材料、相同規(guī)格的MIG焊接頭性能試驗(yàn)和FSW焊的接頭工藝性能試驗(yàn),然后兩者接頭性能進(jìn)行比較,得出FSW焊工藝性能評(píng)定。根據(jù)生產(chǎn)應(yīng)用和技術(shù)需求綜合考慮,確定本次采用對(duì)接接頭進(jìn)行焊接工藝評(píng)定。評(píng)定材料選用城軌車輛常用的5083,6082及6
7、005型材。試件尺寸均為365×150。其試件編號(hào)見表1。每組材料有6或10個(gè)試件,以保證能優(yōu)化出攪拌摩擦焊焊接工藝參數(shù)。每種材料均進(jìn)行優(yōu)化試驗(yàn)來確定焊接工藝參數(shù)。用優(yōu)化后的FSW參數(shù)進(jìn)行試板焊接;然后做X-射線檢驗(yàn)和著色檢驗(yàn)、金相檢驗(yàn)和力學(xué)性能試驗(yàn)。表1優(yōu)化試驗(yàn)攪拌摩擦焊焊接試件編號(hào)材質(zhì)板厚/mm編號(hào)50833010203040506070809106082611121314151617181920608210212223242526272829306082+5083631323334353637383940
8、6005A3414243454748三、焊接工藝試驗(yàn)1.將試件對(duì)接邊邊緣的毛刺及油污擦凈,將試件在工作臺(tái)上裝夾好。兩端必須夾緊,防止焊接時(shí)漲開。2.先進(jìn)行焊接工藝參數(shù)的優(yōu)選,然后按照選定的工藝參數(shù)進(jìn)行試件的焊接。優(yōu)選后的試件編號(hào)見表2。表2攪拌摩擦焊優(yōu)化取樣后的焊接試件編號(hào)材質(zhì)板厚/mm編號(hào)508330809106082611122060821027296082+50836313940