摩擦焊搅拌工具包括焊头壳体和轴。焊头壳体从顶端部延伸到敞开的底端部,并且限定在顶端部和敞开的底端部之间延伸的孔。轴与孔同轴并且可在孔内旋转。轴也横向固定在焊头壳体内并可相对于焊头壳体轴向移动。此外,轴包括延伸超过焊头壳体的敞开的底端部的接合端部。接合端部支撑摩擦焊搅拌工具,其构造成与轴一起旋转以实现搅拌摩擦焊操作。搅拌摩擦焊焊头还可以包括测力传感器,其构造成响应于轴的轴向移动而产生负载信号。摩擦焊搅拌工具包括长针搅拌针,带有孔槽与支撑平台的超声工具头,变幅杆,换能器,超声波发生器。摩擦焊若配备有自动上下料及焊前、焊后辅助工序的机械化装置,生产效率会进一步提高。电子搅拌工具价格
使用摩擦焊搅拌工具的过程中,当压紧力不足时,焊缝内组织疏松,出现孔洞,甚至轴肩对焊接区起不到很好的包拢作用而导致焊缝塑性金属流外溢。当压紧力过大时,轴肩与被焊工件表面的摩擦力增加,搅拌头向前移动的阻力也随之增加,导致焊缝表面易形成飞边、毛刺等焊接缺陷。搅拌摩擦焊焊接过程中常用的参数为搅拌头旋转速度和焊接速度,这些参数直接影响到焊接过程中的产热情况。通常情况下,焊接过程的产热量随着搅拌头旋转速度的增加而增大;当焊接速度增加时,单位长度焊缝获得的热量减少。焊接过程的热输入可用公式qE=kw/v表示,式中k为热输入常数;w为搅拌头旋转速度;v为焊接速度。电子搅拌工具价格在摩擦焊搅拌工具中,带螺纹的搅拌探头直径减小了60%。
使用摩擦焊搅拌工具在热激发作用下,表面的粘塑性金属发生动态再结晶,使变形抗力降低,故摩擦扭矩升高到一定程度(前峰值扭矩)后逐渐降低。随着摩擦热量向两侧工件的传导,焊接面两侧温度亦逐渐升高,在轴向压力作用下,焊合区金属发生径向塑性流动,从而形成飞边,轴向缩短量逐渐增大。随摩擦时间延长,摩擦界面温度与摩擦扭矩基本恒定,温度分布区逐渐变宽,飞边逐渐增大,此阶段称之为准稳定摩擦阶段。在此阶段,摩擦压力与转速保持恒定。当摩擦焊接区的温度分布、变形达到一定程度后,开始刹车制动并使轴向力迅速升高到所设定的顶锻压力此时轴向缩短量急骤增大,并随着界面温度降低,摩擦压力增大,摩擦扭矩出现第二个峰值,即后峰值扭矩。
摩擦焊搅拌工具的轴肩通过专门转接套与主机相连,可实现搅拌针与轴肩的动摩擦配合,搅拌针与轴肩采用分体式设计制造;搅拌针随主轴高速旋转,轴肩固定于主机头不旋转部位;搅拌针与轴肩通过轴承组实现可靠地相对运动。焊后材料表面无减薄的搅拌摩擦焊搅拌工具,通过轴承的选择和结构设计,保证搅拌针与轴肩实现可靠的动摩擦配合;特殊设计的基于轴肩静止的分体式搅拌针,并在端部加工斜面结构的小轴肩,小轴肩端面加工螺旋线,为焊缝金属施加顶锻力的同时收拢材料;特殊材料选择和结构设计的轴肩,降低搅拌工具前进阻力,消除飞边,确保焊缝表面成型良好。在摩擦焊搅拌工具中,焊头的长度一般比要求焊接的深度稍短。
摩擦焊搅拌工具的旋转速度、焊接速度和外加电流三组工艺参数对接头的力学性能都有影响,其中外加电流的影响较大,接着依次为摩擦焊搅拌工具旋转速度和焊接速度;对实验数据的方差分析结果表明,在明显性水平为0.2的条件下,外加电流和摩擦焊搅拌工具旋转速度对焊接结果的影响明显,而焊接速度的影响相对较小;优化后的载流搅拌摩擦焊工艺参数为旋转速度1400r/分钟,焊接速度72毫米/分钟,外加电流30A。在优化工艺参数组合下,焊缝的抗拉强度达到母材的82.6%,延伸率达到5.36%。基于Archard磨损理论,通过数值模拟方法分析载流搅拌摩擦焊接ZK60镁合金过程中外加电流对摩擦焊搅拌工具磨损的影响。摩擦焊对常规熔化下不能焊接的铝-钢、铝-铜、钛-铜、金属间化合物-钢等都可以进行焊接。电子搅拌工具价格
摩擦焊在国内外的发展为什么非常迅速,应用非常普遍,这是由于它本身具有一系列的优点。电子搅拌工具价格
摩擦焊搅拌工具不只可大幅度减小飞边的尺寸,也提高了焊缝承载能力;搅拌头内的冷却介质通过重力与充入的压力从搅拌头的轴向冷却孔进入,较大降低了制造精度,节约成本。摩擦焊接工具包括中空结构的搅拌头,设于搅拌头中空结构中的可转动且可伸缩于搅拌头中的搅拌针,搅拌头与搅拌针的轴线重合,在搅拌头的轴肩上设置有锻压凸台,该锻压凸台的高度低于搅拌针伸出搅拌头后搅拌部分的长度。在整个焊接过程中,不必在设备上设置倾角调节机构,降低焊接设备复杂性,将搅拌头轴肩与被焊材料平面法线的角度为0°,从而实现无倾角搅拌摩擦焊接,采用无倾角搅拌摩擦焊技术焊接平面二维时,在焊缝转弯处不需要调节搅拌头角度,减少焊接工序,同时不必在设备上设置倾角调节机构,降低焊接设备复杂性,提高焊接效率。电子搅拌工具价格