在發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)鋁這種節(jié)約成本的材料的合適方法后,下一步就是對這種基礎(chǔ)材料進(jìn)行加工和改良。
純鋁有一些獨(dú)特而重要的特征。舉個(gè)例子,防腐性和電導(dǎo)性。但是,由于純鋁承載率相對較低,所以不是進(jìn)行結(jié)構(gòu)焊接裝配的材料。人們很快發(fā)現(xiàn),在純鋁中添加相對小量的合金元素,鋁的特性會發(fā)生很大改變。生產(chǎn)批鋁合金,其中之一就是鋁-銅合金。1910年左右,發(fā)現(xiàn)合金家族中的沉淀物硬化現(xiàn)象。許多這些沉淀物硬化合金在發(fā)展中的飛機(jī)業(yè)產(chǎn)生的效益立竿見影。緊跟著鋁-銅合金,許多其它合金也發(fā)展起來。研究發(fā)現(xiàn),通過加入像銅(Cu),錳(Mn), 鎂(Mg),硅(Si)和鋅(Zn)和這些元素的混合物,純鋁的各種物理和機(jī)械特征發(fā)生了明顯的變化。許多這些新合金都能匹配質(zhì)量好的碳鋼的承載力——三分之一的重量。
許多新的適合結(jié)構(gòu)應(yīng)用的鋁合金的發(fā)展又提出了一個(gè)問題,就是找到合適的連接方法。首先要有合適的母材。但如果沒有連接這一材料的實(shí)際可行的方法,把這種材料作為裝配材料也不現(xiàn)實(shí)。
攪拌摩擦焊也存在一定的缺點(diǎn):
(1)焊接工件必須剛性固定,反面應(yīng)有底板;
(2)焊接結(jié)束攪拌探頭提出工件時(shí),焊縫端頭形成一個(gè)鍵孔,并且難以對焊縫進(jìn)行修補(bǔ);
(3)工具設(shè)計(jì)、過程參數(shù)和機(jī)械性能數(shù)據(jù)只在有限的合金范圍內(nèi)可得;
(4)在某種情況下,如特殊領(lǐng)域中要考慮腐蝕性能、殘余應(yīng)力和變形時(shí),性能需進(jìn)一步提高才可實(shí)際應(yīng)用;
(5)對板材進(jìn)行單道連接時(shí),焊速不是很高;
(6)攪拌頭的磨損消耗太快等。
攪拌摩擦焊作為一種固相焊接方法,焊接前及焊接過程中對環(huán)境的污染小。焊前工件無需嚴(yán)格的表面清理準(zhǔn)備要求,焊接過程中的摩擦和攪拌可以去除焊件表面的氧化膜,焊接過程中也無煙塵和飛濺.同時(shí)噪聲低。由于攪拌摩擦焊僅僅是靠焊頭旋轉(zhuǎn)并移動,逐步實(shí)現(xiàn)整條焊縫的焊接,所以比熔化焊甚至常規(guī)摩擦焊更節(jié)省能源。