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)材料進行加工和改良。
純鋁有一些獨特而重要的特征。舉個例子,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。
攪拌摩擦焊除了具有普通摩擦焊技術(shù)的優(yōu)點外,還可以進行多種接頭形式和不同焊接位置的連接。挪威已建立了世界上個攪拌摩擦焊商業(yè)設(shè)備,可焊接厚3—15mm、尺寸6×16的Al船板;1998年美國波音公司的空間和防御實驗室引進了攪拌摩擦焊技術(shù),用于焊接某些火箭部件;麥道公司也把這種技術(shù)用于制造Delta運載火箭的推進劑貯箱。
攪拌摩擦焊的主要優(yōu)點如下:
(1)焊接接頭熱影響區(qū)顯微組織變化小.殘余應(yīng)力比較低,焊接工件不易變形;
(2)能一次完成較長焊縫、大截面、不同位置的焊接.接頭高:
(3)操作過程方便實現(xiàn)機械化、自動化,設(shè)備簡單,能耗低,功效高,對作業(yè)環(huán)境要求低:
(4)無需添加焊絲,焊鋁合金時不需焊前除氧化膜,不需要保護氣體,成本低;
(5)可焊熱裂紋敏感的材料,適合異種材料焊接:
(6)焊接過程、無污染、無煙塵、無輻射等。
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。