山東清鋁金屬有限公司

　　近日，受中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司濟(jì)南某研究所委托，山東清鋁金屬有限公司成功為該單位完成4.4m×6m×1mm超大規(guī)格2524-T3航空鋁板的攪拌摩擦焊接。

　　薄板的攪拌摩擦焊接主要存在以下幾個(gè)方面的問題：一是焊透控制問題。攪拌摩擦焊接不同于熔化焊接方法，攪拌摩擦焊接時(shí)依靠特殊設(shè)計(jì)的攪拌頭旋轉(zhuǎn)插入被焊工件，通過材料與攪拌頭軸肩、攪拌針的摩擦熱和材料本身的形變產(chǎn)熱使被焊接頭部位達(dá)到塑性狀態(tài)，在攪拌針的機(jī)械破碎對(duì)接邊氧化膜和攪拌頭軸肩的機(jī)械鍛壓力的共同作用下，熔融的塑性金屬形成致密焊縫從而完成接頭的焊接。焊接過程中，攪拌針端部并未完全穿透被焊材料，這就為如何更好的形成整個(gè)板厚的全部焊合提出了挑戰(zhàn)；二是焊接變形問題。盡管攪拌摩擦焊屬于摩擦熱-機(jī)械力耦合作用下的固相焊接技術(shù)，攪拌摩擦焊接過程中沒有接頭材料的熔化與凝固現(xiàn)象產(chǎn)生，焊接過程中的熱輸入比較低，較熔焊相比，攪拌摩擦焊構(gòu)件殘余應(yīng)力較低、變形相對(duì)較小。但薄壁鋁合金結(jié)構(gòu)攪拌摩擦焊的焊接應(yīng)力與變形問題還是表現(xiàn)得很突出，尤其是薄壁結(jié)構(gòu)的焊接變形與工程實(shí)際的要求存在非常大差距。有學(xué)者認(rèn)為薄板攪拌摩擦焊焊接縱向殘余應(yīng)力非常大值接近材料的屈服應(yīng)力。

　　針對(duì)薄板攪拌摩擦焊的焊透控制問題和焊接變形問題，山東清鋁金屬有限公司技術(shù)人員從設(shè)備和工裝調(diào)整、焊接過程控制、專項(xiàng)使用攪拌頭開發(fā)、焊接熱輸入控制等環(huán)節(jié)入手，經(jīng)過多次試驗(yàn)，成功實(shí)現(xiàn)了模擬件和工藝試驗(yàn)件的制備。

3m模擬件焊接變形情況和接頭背彎正彎試驗(yàn)

1mm薄板攪拌摩擦焊拉伸試驗(yàn)

　　試驗(yàn)表明，通過優(yōu)化的攪拌頭和焊接工藝過程，可以實(shí)現(xiàn)1mm厚度2524-T3鋁合金薄板的無變形攪拌摩擦焊接。對(duì)焊接接頭按國(guó)標(biāo)GB/T 2653-2008《焊接接頭彎曲試驗(yàn)方法》和GB/T 2651-2008《焊接接頭拉伸試驗(yàn)方法》分別對(duì)1mm厚度2524-T3鋁合金薄板攪拌摩擦焊焊接接頭進(jìn)行背彎、正彎和拉伸試驗(yàn)，接頭正彎、背彎180°無裂紋，標(biāo)準(zhǔn)拉伸試驗(yàn)表明接頭斷裂在焊縫外母材熱影響區(qū)，焊縫性能優(yōu)異，超出客戶方的技術(shù)要求。

　　產(chǎn)品焊接采用山東清鋁高精度型材拼接專項(xiàng)使用攪拌摩擦焊機(jī)，該焊機(jī)集成了山東清鋁獨(dú)有的攪拌摩擦焊焊接熱輸入控制系統(tǒng)和隨焊應(yīng)力變形消減技術(shù)。設(shè)備6m實(shí)際焊接誤差僅0.015mm，輔以特殊設(shè)計(jì)的攪拌頭，準(zhǔn)確控制焊接時(shí)的背部預(yù)留量。以上工藝措施的采用，不但保證了焊縫具有良好的性能，更保證了4.4m×6m×1mm超大規(guī)格2524-T3航空鋁板的無變形攪拌摩擦焊接。

4.4m×6m×1mm航空2524-T3鋁板攪拌摩擦焊接

　　山東清鋁金屬有限大規(guī)格高度度航空鋁板攪拌摩擦焊接產(chǎn)品的成功交付，凸顯了山東清鋁金屬有限公司在大尺寸鋁合金板材、型材攪拌摩擦焊拼接方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。公司依靠先進(jìn)的攪拌摩擦焊設(shè)備和優(yōu)異的攪拌摩擦焊技術(shù)工藝，為航空、航天、船舶領(lǐng)域的客戶提供大幅面航空航天鋁合金板材、大規(guī)格船舶帶筋板等鋁合金攪拌摩擦焊產(chǎn)品。