鋁作為結(jié)構(gòu)金屬的突破是隨著二十世紀(jì)四十年代惰性氣體焊接工藝的出現(xiàn)而實(shí)現(xiàn)的。比如,GMAW(氣體金屬電弧焊),也叫MIG(熔化極惰性氣體保護(hù)電弧焊);GTAW(氣體鎢極電弧焊),也叫TIG(鎢極惰性氣體保護(hù)電弧焊)。隨著在焊接中出現(xiàn)使用惰性氣體保護(hù)熔化鋁的焊接工藝,就可能以高速,打出高質(zhì)量,高承載力焊縫,沒(méi)有腐蝕焊劑。
攪拌摩擦焊方法與常規(guī)摩擦焊一樣。攪拌摩擦焊也是利用摩擦熱與塑性變形熱作為焊接熱源。不同之處在于攪拌摩擦焊焊接過(guò)程是由一個(gè)圓柱體或其他形狀(如帶螺紋圓柱體)的攪拌針(welding pin)伸入工件的接縫處,通過(guò)焊頭的高速旋轉(zhuǎn),使其與焊接工件材料摩擦,從而使連接部位的材料溫度升高軟化。同時(shí)對(duì)材料進(jìn)行攪拌摩擦來(lái)完成焊接的。焊接過(guò)程如圖《攪拌摩擦焊示意圖》所示。在焊接過(guò)程中工件要?jiǎng)傂怨潭ㄔ诒硥|上,焊頭邊高速旋轉(zhuǎn),邊沿工件的接縫與工件相對(duì)移動(dòng)。焊頭的突出段伸進(jìn)材料內(nèi)部進(jìn)行摩擦和攪拌,焊頭的肩部與工件表面摩擦生熱,并用于防止塑性狀態(tài)材料的溢出,同時(shí)可以起到清除表面氧化膜的作用。
焊接過(guò)程中也不需要其它焊接消耗材料,如焊條、焊絲、焊劑及保護(hù)氣體等。消耗的是焊接攪拌頭。
同時(shí),由于攪拌摩擦焊接時(shí)的溫度相對(duì)較低,因此焊接后結(jié)構(gòu)的殘余應(yīng)力或變形也較熔化焊小得多。特別是Al合金薄板熔化焊接時(shí),結(jié)構(gòu)的平面外變形是非常明顯的,無(wú)論是采用無(wú)變形焊接技術(shù)還是焊后冷、熱校形技術(shù),都是很麻煩的,而且增加了結(jié)構(gòu)的制造成本。
攪拌摩擦焊在有色金屬的連接中已獲得成功的應(yīng)用,但由于焊接方法特點(diǎn)的限制,于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的構(gòu)件,如平直的結(jié)構(gòu)或圓筒形結(jié)構(gòu)的焊接,而且在焊接過(guò)程中工件要有良好的支撐或襯墊。原則上,攪拌摩擦焊可進(jìn)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(duì)接、角接和搭接接頭,甚至厚度變化的結(jié)構(gòu)和多層材料的連接,也可進(jìn)行異種金屬材料的焊接。