在現(xiàn)代工業(yè)世界競爭時代,結構金屬必須可焊性好。早適合鋁的焊接技術包括羥基燃料氣焊和電阻焊。鋁弧焊主要局限于SMAW(手工電焊?。袝r叫MMA。這一焊接工藝使用管狀焊條。很快發(fā)現(xiàn),這一工藝并不適于焊接鋁。主要問題之一就是焊劑殘留引起的腐蝕,尤其是在填充焊縫里,焊劑留在焊縫后,促進了焊縫的腐蝕。
在焊接過程中,攪拌針在旋轉的同時伸入工件的接縫中,旋轉攪拌頭(主要是軸肩)與工件之間的摩擦熱,使焊頭前面的材料發(fā)生強烈塑性變形,然后隨著焊頭的移動,高度塑性變形的材料逐漸沉積在攪拌頭的背后,從而形成攪拌摩擦焊焊縫。攪拌摩擦焊對設備的要求并不高,基本的要求是焊頭的旋轉運動和工件的相對運動,即使一臺銑床也可簡單地達到小型平板對接焊的要求。但焊接設備及夾具的剛性是極端重要的。攪拌頭一般采用工具鋼制成,焊頭的長度一般比要求焊接的深度稍短。應該指出,攪拌摩擦焊縫結束時在終端留下個匙孔。通常這個匙孔可以切除掉,也可以用其它焊接方法封焊住。針對匙孔問題,已有伸縮式攪拌頭研發(fā)成功,焊后不會留下焊接匙孔。
攪拌摩擦焊也存在一定的缺點:
(1)焊接工件必須剛性固定,反面應有底板;
(2)焊接結束攪拌探頭提出工件時,焊縫端頭形成一個鍵孔,并且難以對焊縫進行修補;
(3)工具設計、過程參數(shù)和機械性能數(shù)據(jù)只在有限的合金范圍內可得;
(4)在某種情況下,如特殊領域中要考慮腐蝕性能、殘余應力和變形時,性能需進一步提高才可實際應用;
(5)對板材進行單道連接時,焊速不是很高;
(6)攪拌頭的磨損消耗太快等。
攪拌摩擦焊在有色金屬的連接中已獲得成功的應用,但由于焊接方法特點的限制,于結構簡單的構件,如平直的結構或圓筒形結構的焊接,而且在焊接過程中工件要有良好的支撐或襯墊。原則上,攪拌摩擦焊可進行多種位置焊接,如平焊,立焊,仰焊和俯焊;可完成多種形式的焊接接頭,如對接、角接和搭接接頭,甚至厚度變化的結構和多層材料的連接,也可進行異種金屬材料的焊接。