近年来,摩擦焊机公司采用固相连接技术制备特厚板的方法在钢铁行业得到了广泛的应用,制备出了性能优异的特厚复合钢板,解决了钢坯受压缩比限制而无法生产特厚板的问题
而对于铝、镁等轻合金,由于其极易氧化,在空气中迅速会形成一层氧化膜,并随温度的升高显著增厚在常压状态下进行热轧复合时,这种厚重的氧化膜会阻碍界面两侧金属的冶金结合,严重降低了界面的结合效果,导致界面开裂在真空 环境下对组合的板坯进行焊接封装,能够使板坯的接 触界面始终保持高真空状态,避免后续加热过程以及轧制过程中界面的严重氧化,进而有效提高界面的愈合效果。因此真空环境对轻合金复合板的制备至关重要,然而真空轧制复合(vacuum roll cladding,VRC)技术在有色金属领域尚未涉足,主要原因是高合金轻金属的电子束焊接性能不佳,其焊接接头会产生较高的残余应力,很容易产生变形和开裂现象,从而导致真空制坯的失败。例如高强铝合金熔焊时,接头内部会出现明显的铸态组织倾向,并且焊缝内部易产生气孔和热裂纹等缺陷,导致了焊缝力学性能的严重下降。
搅拌摩擦焊接技术是由英国焊接研究所摩擦焊机公司-TWI公司于1991年发明的一种新型固态连接工艺该技术通过高速旋转的搅拌头与被焊工件的摩擦产热,促使被焊材料发生显著的塑性变形,从而实现固相连接,对铝、镁等轻合金能够获得良好的焊接效果。因此搅拌摩擦焊技术作为轻合金焊接的新方法被广泛地应用在航空航天、轨道交通、汽车、兵器工业等领域。针对铝、镁等轻合金材料,摩擦焊机公司设计研制了真空环境下实现搅拌摩擦焊工艺的设备,详细介绍了设备结构及工作原理、控制系统,并进一步获得了焊接速度和搅拌头转速等工艺参数的匹配值,为轻合金复合板的真空制坯提供了良好的试验基础。搅拌摩擦焊机由机械系统、控制系统、真空系统、冷却系统、气动系统等构成。其中搅拌头的机械系统由主轴旋转机构、吟z三轴运动机构、W轴搅拌针伸缩机构构成,能够进行平面以及曲面的焊接。试样安置台的机械结构由旋转台、小车和试样安装卡紧的机构等构成。其中上下夹具固定在4个立柱上,并与转台相连后一起被安装在小车上,小车通过轨道可以移动到真空室外,以便维修焊接移动架上的各个轴电机等。搅拌头旋转主轴电机功率选定为18.5 kW,转速为1 500 r/min;搅拌头可以在0 ~5。内进行倾斜调整,倾角的控制精度为0. 2;工件旋转通过360无死角的B轴旋转台实现,旋转速度为360°/min,控制精度为0. 1。,真空室抽真空度精度在0. 01 -0. 001 Pa,焊接板厚为40 ~ 160 mmo