外加能量輔助攪拌摩擦焊技術(shù)的研究進(jìn)展

劉小超，武傳松

(山東大學(xué)材料連接技術(shù)研究所，濟(jì)南 250001)

攪拌摩擦焊(Friction stir welding，F(xiàn)SW)已經(jīng)在航空航天、軌道交通、船舶、汽車、軍工等制造領(lǐng)域取得了應(yīng)用[1—4]。作為一種新型的固相連接技術(shù)，其在焊接低熔點(diǎn)高性能輕金屬材料(鋁合金和鎂合金等)時(shí)，能夠避免傳統(tǒng)熔焊方法容易引起的氣孔、裂紋等焊接缺陷，具有接頭質(zhì)量高、焊接變形小和焊接過(guò)程綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)[5—7]。近年來(lái)，隨著攪拌摩擦焊技術(shù)的快速發(fā)展，高熔點(diǎn)材料(鈦合金、鐵基合金、鎳基合金等)的攪拌摩擦焊接也越來(lái)越受到重視[8—12]。然而，常規(guī)攪拌摩擦焊主要依靠攪拌頭與工件之間的摩擦產(chǎn)熱和材料塑性變形功產(chǎn)熱來(lái)軟化待焊區(qū)材料并形成連接，焊接時(shí)需要施加很大的軸向壓力和旋轉(zhuǎn)扭矩才能產(chǎn)生足夠的熱量和軟化，從而造成焊接載荷(包括軸向壓力、旋轉(zhuǎn)扭矩及前進(jìn)阻力)大、工藝柔性差、裝夾要求嚴(yán)、設(shè)備龐大、攪拌頭磨損(甚至折斷)等問(wèn)題，同時(shí)也限制了焊接速度的進(jìn)一步提高，影響了焊接效率[13—16]。如果軸向壓力不夠大或者焊接速度超過(guò)一定值，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)熱不足，造成材料的塑性流動(dòng)性變差，難以獲得優(yōu)異的焊縫成形和接頭性能。為了解決這些問(wèn)題，研究者試圖通過(guò)優(yōu)化焊接工藝參數(shù)和改進(jìn)攪拌頭的設(shè)計(jì)[13，16—21]來(lái)改善材料流動(dòng)和產(chǎn)熱，減小攪拌頭磨損，但是效果有限。另一種思路是通過(guò)施加輔助能量來(lái)協(xié)助軟化待焊材料。隨著時(shí)間的推移，先后出現(xiàn)了激光、電弧、感應(yīng)、電流、超聲等能量輔助攪拌摩擦焊方法[53—75，80—98]?！?br>