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铝合金搅拌摩擦焊接应用现状与发展趋势

本文摘要:一、阐述 1991年英国焊研究所(TWI)发明者了加热摩擦焊接(FSW),从此以后,基于这种固相连接技术的显著优越性,例如:优良的连接器力学生能,不必须填满焊材料,没焊烟法和溅,很少的焊前打算和焊变形等,在世界范围内的国际通和中积极开展了大量的研究和研发工作。另外,加热摩擦焊接铝合金材料都能焊,如应用于航空、航天领域的2000系列、5000系列和7000系列高强铝合金,也可以利用这种先进设备的焊方法获得高质量的相连。

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一、阐述  1991年英国焊研究所(TWI)发明者了加热摩擦焊接(FSW),从此以后,基于这种固相连接技术的显著优越性,例如:优良的连接器力学生能,不必须填满焊材料,没焊烟法和溅,很少的焊前打算和焊变形等,在世界范围内的国际通和中积极开展了大量的研究和研发工作。另外,加热摩擦焊接铝合金材料都能焊,如应用于航空、航天领域的2000系列、5000系列和7000系列高强铝合金,也可以利用这种先进设备的焊方法获得高质量的相连。英国焊研究所的DaveNICHOLAS定为,加热摩擦焊接工艺是自激光焊问世以来最引人注目的焊方法,它的经常出现将使铝合金等有色金属的相连技术再次发生革命性的变革。  2002年4月,北京航空生产工程研究所与英国焊研究所(TWI)关于加热摩擦焊接专利技术月签下,并且获得了加热摩擦焊接专利技术的独占性二级许可授予权,为中国市场打开了加热摩擦焊接技术的研究、研发以及大规模工业化应用于之门。

  二、铝合金加热摩擦焊接的应用于现状  加热摩擦焊接技术享有诸多独有的优点,对于重合金材料(如铝、铜、镁、锌等)的相连在焊方法、力学性能和生产效率上具备其他焊方法不能相提并论的优越性。加热摩擦焊接是一种固相连接方法,焊缝连接器具备优良的力学性能和小的焊变形,焊过程中不必须加到维护气和焊丝,没熔融、烟尘、溅及弧光,是一种环保型的新型相连技术。实际情况也的确如此,在FSW技术问世后的短短几年内,在焊机理、限于材料、焊接设备以及工程化应用于方面皆获得了相当大的进展。

加热摩擦焊接技术最初主要用作解决问题铝合金、镁合金及锌合金等材料的焊。关于加热摩擦焊接工艺的特点和应用于等,英国焊研究所展开了较多的研究,关于1993年、1995年申请人了世界范围内的专利维护。

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目前,该所主要是与航空、航天、船舶、高速列车及汽车等焊接设备制造厂和国际性的大公司牵头,以团体赞助商或合作的形式(TWI的GSP项目)研究、研发加热摩擦焊接技术,不断扩大其应用于范围。  目前由工业企业赞助商的研究项目还包括:大厚度铝合金的加热摩擦焊接、钢的加热摩擦焊接、钛合金的加热摩擦焊接、汽车轻型构件的加热摩擦焊接等。

美国的爱迪生焊研究所(EWI)与TWI密切协作,也在展开FSW工艺的研究。美国的洛克希德。

马丁航空航天公司、马歇乐航天飞行中中心、美国海军研究年、Dartmuth大学、德国的Stuttgart大学、澳大利亚的Adelaide大学及澳大利亚焊研究所等都有从有所不同的角度对加热摩擦焊接展开了专门研究。  1铝合金加热摩擦焊在航空航天领域中的应用于  随着加热摩擦焊接的研究更进一步南北了解,加热摩擦焊接设备也渐渐从试验室南北商用。

TWI应用于此技术为波音公司生产了3个2000系列铝合金航天飞机燃料箱;美国洛克希德。马丁公司、波音-麦道公司、洛克韦乐集团、爱迪生焊研究所等多家机构目前正在致力于加热摩擦焊的研究、应用于评估和研发。

在航空航天领域适合于用FSW技术焊的结构还包括:军用或民用飞机的蒙皮、航天器中的低温燃料箱,航空器油箱、军用机的副油箱、军用或科技观测火箭等;美国洛克希德。马丁航空航天公司用该技术焊了航天飞机外部储存液态氧的低温容器;在马歇乐航天飞行中中心,也已用该技术焊了大型圆筒形容器。

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  Boeing公司投资几百万美元,生产了用作Delta运载火箭的大型低温燃料容器的大型专用加热摩擦焊机,BAE空中客车公司正在对FSW技术展开方法、性能和可行性检验,目的是用来生产中型和大型商用客机,所使用的加热摩擦焊机由地处合利伐克斯的GRAWFORD-SWIFT公司生产,据传是欧洲功率仅次于的焊机。美国ECLIPSE(月蚀)航空公司将利用FSW来生产一架10.86m长、翼展11.88m的中型飞机,图1就是美国ECLIPSE公司斥资3亿美元研制成功的E500型新型节约能源小型喷气高务飞机。公司估算,使用FSW可以将机身壁板上的强化肋、框架的组装时间增加80%,使飞机成本减少为83.7万美元。此飞机的主要结构件、蒙皮等全部使用国际上近期的相连技术――加热摩擦焊接技术生产,客机的机身基本上全部利用加热摩擦焊接生产,其中还包括飞机蒙皮、翼肋、弦状承托、飞机地板以及结构件的组装等。

  加热摩擦焊接的应用于主要用来提升生产效率和减少生产成本,不会对航空结构件的加热摩擦焊接工艺是由TWI与美国ALCOA公司牵头展开试验研发,然后应用于ECLIPSE500型飞机结构件的焊。


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