鋁合金焊接工藝的發(fā)展與碳鋼有所不同。由于原鋁合金有許多元素,每一種合金元素對母材的可焊性不同的影響,所以有必要發(fā)展很多不同的填充合金以適應(yīng)這些不同的合金元素。比如,一些原鋁合金有特殊的化學性,為特定合適的機械和物理特征設(shè)計,而且并沒有的可焊性。
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程是由一個圓柱體或其他形狀(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。同時對材料進行攪拌摩擦來完成焊接的。焊接過程如圖《攪拌摩擦焊示意圖》所示。在焊接過程中工件要剛性固定在背墊上,焊頭邊高速旋轉(zhuǎn),邊沿工件的接縫與工件相對移動。焊頭的突出段伸進材料內(nèi)部進行摩擦和攪拌,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,同時可以起到清除表面氧化膜的作用。
在焊接過程中,攪拌針在旋轉(zhuǎn)的同時伸入工件的接縫中,旋轉(zhuǎn)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(shè)備的要求并不高,基本的要求是焊頭的旋轉(zhuǎn)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(shè)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(yīng)該指出,攪拌摩擦焊縫結(jié)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。