焊銑復(fù)合工藝在鋁合金加工中的應(yīng)用

武超　相江龍

【摘? 要】鋁合金有著比較高的強(qiáng)度，其比強(qiáng)度更是近乎與高合金鋼，它得比剛度甚至超越了鋼，具有很優(yōu)良的鑄造性能以及加工性能，同時(shí)還具有不俗的導(dǎo)電以及導(dǎo)熱的性能，并且其還有優(yōu)良的耐蝕性以及可焊性，能夠被當(dāng)做結(jié)構(gòu)材料來被廣泛的應(yīng)用，其在航天航空、交通運(yùn)輸、汽車制造以及建筑工業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域都被廣泛的推廣使用。其中焊接、鑄造、機(jī)械加工以及成形工藝被各個(gè)科研單位以及有關(guān)的高新技術(shù)行業(yè)作為重要的研究?jī)?nèi)容。攪拌摩擦焊由于熱輸入比較低、殘余應(yīng)力較小以及變形小等優(yōu)勢(shì)，非常適合在鋁合金的焊接當(dāng)中運(yùn)用。

【關(guān)鍵詞】鋁合金;攪拌摩擦焊;數(shù)控加工中心;機(jī)械加工;焊銑復(fù)合工藝

鋁攪拌摩擦焊是由一九九一年在英國被發(fā)明使用的，由于其多種性能特點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)，其非常適合在鋁合金以及鎂合金等各種低熔點(diǎn)的有關(guān)金屬的焊接當(dāng)中運(yùn)用。鋁合金的相關(guān)制品當(dāng)中，許多的零件在其定型以后，必須利用焊接才能獲取需要的各種零件，在進(jìn)行完焊接之后，也要對(duì)零件開展相應(yīng)的機(jī)械加工，從而獲得產(chǎn)品所要求的尺寸以及精度。當(dāng)前，這些零件大都是在一道工序當(dāng)中進(jìn)行完成焊接以后，再去另一道工序進(jìn)行機(jī)械加工，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

1.鋁合金相關(guān)制品當(dāng)中的攪拌摩擦焊

在攪拌摩擦焊接進(jìn)行當(dāng)中，攪拌頭會(huì)通過適當(dāng)?shù)乃俣冗M(jìn)入需要被焊零件的焊接位置，然后通過適當(dāng)?shù)乃俣冗M(jìn)行均勻地前移，而被焊零件和攪拌頭兩者間因?yàn)橄鄳?yīng)的摩擦力從而具有了一定的熱度，而在這一溫度到達(dá)相應(yīng)水平之后，就會(huì)將攪拌頭周圍的材料進(jìn)行軟化，以此來達(dá)到熱塑化的效果。如果攪拌頭遭到一些阻礙力度之后，就會(huì)放慢前進(jìn)的速度，這個(gè)過程當(dāng)中經(jīng)熱塑化之后的相關(guān)材料就會(huì)從攪拌頭前方移向后方，同時(shí)由于處在攪拌頭上的軸肩出現(xiàn)鍛造的壓力，從而就能夠完成固相連接。也是因?yàn)楹附舆^程當(dāng)中攪拌頭軸肩處出現(xiàn)的壓力，使得被焊部件必須要進(jìn)行剛性固定，同時(shí)也應(yīng)該于焊縫背面放入襯墊避免由于攪拌頭產(chǎn)生的力度使得部件以及塑性金屬丟失。

通過上面攪拌摩擦焊工作原理的分析能夠看出，一般攪拌摩擦焊都會(huì)使得焊縫結(jié)束位置產(chǎn)生一個(gè)匙孔，同時(shí)焊縫區(qū)域會(huì)稍微地低于兩邊的母材，而且焊接進(jìn)行完以后還會(huì)使得焊縫兩側(cè)出現(xiàn)擠壓遺留下的飛邊。并且，攪拌摩擦焊當(dāng)中攪拌頭是不會(huì)全部穿過零件的，其會(huì)和焊縫背面的墊板間留下相應(yīng)的距離，也就是所謂的背部預(yù)留量，所以在一般攪拌摩擦焊當(dāng)中，一旦背部預(yù)留量不恰當(dāng)又或是焊接當(dāng)中發(fā)生波動(dòng)，都會(huì)對(duì)接頭的性能產(chǎn)生不同的影響，很可能會(huì)出現(xiàn)未焊透又或者是焊穿等各種問題。

與此同時(shí)，由于有的零件結(jié)構(gòu)的限制，焊接當(dāng)中沒有辦法實(shí)現(xiàn)剛性固定以及提高背面支撐，因此不可以運(yùn)用一般攪拌摩擦焊的相關(guān)工藝，而這樣就會(huì)制約攪拌摩擦焊被廣泛地運(yùn)用。所以，利用擁有雙軸肩的相關(guān)攪拌頭，這種攪拌頭就能很好地完成對(duì)于零部件的相應(yīng)自支撐，利用攪拌頭本身的壓力進(jìn)行焊接，這樣就會(huì)使正面與反面的焊縫都十分美觀。

2鋁合金當(dāng)中的焊接件實(shí)施機(jī)械加工

攪拌摩擦焊進(jìn)行完之后，就會(huì)在焊縫兩邊出現(xiàn)比較明顯的一些飛邊。如果通過人工打磨的方式進(jìn)行焊縫飛邊的消除，這樣不但費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，同時(shí)也有可能因?yàn)槿藛T的操作問題造成對(duì)焊縫的傷害。因此那些對(duì)于以及表面要求都相對(duì)比較高的部件，應(yīng)該在焊接進(jìn)行完之后把零部件放入銑床進(jìn)行加工。可是由于這樣的操作方式需要工序轉(zhuǎn)換、進(jìn)行數(shù)次的上下料以及進(jìn)行數(shù)次裝夾等各種問題，這樣不但減弱了生產(chǎn)功效，同時(shí)建數(shù)次的裝夾產(chǎn)生的誤差也會(huì)減弱產(chǎn)品具有的一致性，并且將攪拌摩擦焊機(jī)以及數(shù)控銑床兩樣設(shè)備同時(shí)投入進(jìn)行使用還會(huì)提高生產(chǎn)成本。

3.焊銑復(fù)合工藝

攪拌摩擦焊機(jī)以及數(shù)控加工中心兩者的結(jié)構(gòu)類型十分的類似。兩者具有很多的相同之處：首先，兩者都具有很高的自動(dòng)化程度，能夠很好地進(jìn)行數(shù)字化的控制操作;其次，兩者的工作原理十分相似，都是體用系統(tǒng)進(jìn)行控制電動(dòng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)主軸的驅(qū)動(dòng)，之后再利用主軸進(jìn)行扭矩的傳遞，將其給攪拌頭又或者是刀具，然后在高速的旋轉(zhuǎn)下達(dá)到焊接或者是加工。同時(shí)兩者也有不同，比如攪拌摩擦焊機(jī)當(dāng)中具有溫度感應(yīng)以及壓力感應(yīng)，以此來控制焊接當(dāng)中的熱輸入以及焊接所需的壓力，但是數(shù)控加工中心則是通過控制坐標(biāo)的相應(yīng)位移來實(shí)現(xiàn)對(duì)于吃刀量以及進(jìn)給的相關(guān)控制。比如，焊接進(jìn)行完成之后需要把攪拌頭轉(zhuǎn)換為銑刀，然后調(diào)節(jié)主軸至更加快的轉(zhuǎn)速，再用相同的運(yùn)動(dòng)軌道，通過銑刀把飛邊消除，同時(shí)也能夠在鋁合金的焊件上直接進(jìn)行銑平面、鉆孔以及攻螺紋。

結(jié)束語：

合金由于熔點(diǎn)低以及線膨脹值較大等各種問題，使得它的焊接工藝被很多科研單位進(jìn)行重點(diǎn)研究。由于鋁合金對(duì)于機(jī)械零件和相關(guān)的模具制造等各方面也被廣泛運(yùn)用，所以其在機(jī)械加工方面的工藝研究同樣有很多。探索攪拌摩擦焊機(jī)以及數(shù)控加工中心兩者的結(jié)構(gòu)以及控制特點(diǎn)，把兩種功能效用同時(shí)作用在同一個(gè)設(shè)備當(dāng)中，就能夠很好地把攪拌摩擦焊以及機(jī)械加工兩者的特色以及優(yōu)點(diǎn)更好地進(jìn)行結(jié)合。此項(xiàng)焊銑復(fù)合工藝能夠有效降低工序流轉(zhuǎn)以及反復(fù)的裝夾定位等各種問題，很好地提升了鋁合金相關(guān)的各個(gè)產(chǎn)品制造過程中的自動(dòng)化能力，提升了生產(chǎn)效率。

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