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搅拌摩擦焊原理

搅拌摩擦焊方法与常规摩擦焊一样,搅拌摩擦焊也是利用摩擦热与塑性变形热作为焊接热源,不同之处在于搅拌摩擦焊焊接过程是由一个圆柱体或其他形状(如带螺纹圆柱体)的搅拌针(welding pin)伸入工件的接缝处,通过焊头的高速旋转,使其与焊接工件材料摩擦,从而使连接部位的材料温度升高软化,同时对材料进行搅拌摩擦来完成焊接的。在焊接过程中工件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,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,同时可以起到清除表面氧化膜的作用。
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,最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,搅拌头一般采用工具钢制成,焊头的长度一般比要求焊接的深度稍短,应该指出,搅拌摩擦焊缝结束时在终端留下个匙孔,通常这个匙孔可以切除掉,也可以用其它焊接方法封焊住,针对匙孔问题,已有伸缩式搅拌头研发成功,焊后不会留下焊接匙孔。

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