[01357689]随动式改善Al/Cu搅拌摩擦焊焊缝组织的方法

1、课题来源与背景 随着工业对轻量化的需求,铝铜等有色金属在工业中得到广泛应用,而铝铜等异种金属的连接的应用越来越广泛,铝/铜异种金属的一体化结构已成为机械产品轻量化的优先技术发展路径。铝/铜异种金属焊接已成为焊接领域中一个活跃而又困难的难题。铝/铜异种金属的焊接方法大多为固相焊,如摩擦焊、钎焊等等。然而,低的焊接效率和工件尺寸形状的限制都使得这些焊接方法难以满足批量生产的要求,限制了铝/铜异种金属一体化结构的应用。同时,铝/铜异种金属在传统焊接方法中存在一些问题,包括铝和铜的熔点不同、铝合金氧化膜所形成的接头夹杂等缺点,限制了搅拌摩擦焊在异种金属连接中的应用。 2、研究目的和意义 Al/Cu异种金属焊接部件在能源电力、航空航天等领域中应用较为广泛,由于Al/Cu物理性能差异大,故二者焊接难度大且焊后接头残余应力大、易变形,同时在焊接时还会产生一些使接头性能降低的脆性金属间化合物,接头性能低等缺点,限制了搅拌摩擦焊在异种金属连接中的应用。本发明充分利用搅拌摩擦焊的焊后残余热量与顶锻力对于Al/Cu搅拌摩擦焊可以有效的起到去除孔洞和隧道缺陷、轧碎粗大金属间化合物、细化焊缝晶粒、释放改善残余应力提高焊缝的力学性能和电导率的作用; 装置结构简单稳定性强,可以不需要对搅拌摩擦焊机进行改造便可以直接加装于机头后部用于焊接;轧制机构的运动部分采用带有预紧力的柔性运动装置,极大的增强了装置的使用适应性及扩展了这种连接技术在异种金属连接中的推广应用。 3、主要论点和论据 传统的熔化焊中由于焊接温度较高,生成大量的呈硬脆态金属间化合物而导致力学性能极差、电导率也受到影响;搅拌摩擦焊的热输入较低,极大的减少了金属间化合物的生成,但由于Al/Cu熔点、热胀系数相差极大,焊缝的焊核区长表现出的孔洞、隧道缺陷,机械热影响区由于金属件化合物大量的聚集、拉长、长大,焊后残余应力表现为易断裂的拉应力,常出现微裂纹等缺陷。力学性能和电导率仍受限制。本发明充分利用搅拌摩擦焊的焊后残余热量与顶锻力对于Al/Cu搅拌摩擦焊可以有效的起到去除孔洞和隧道缺陷、轧碎粗大金属间化合物、细化焊缝晶粒、释放改善残余应力提高焊缝的力学性能和电导率的作用;装置结构简单稳定性强,可以不需要对搅拌摩擦焊机进行改造便可以直接加装于机头后部用于焊接;轧制机构的运动部分采用带有预紧力的柔性运动装置,极大的增强了装置的使用适应性。 4、创见和创新 本发明的目的在于提供一种随动式改善Al/Cu搅拌摩擦焊焊缝组织的方法。 与现有技术相比 ,本发明方法可以充分利用搅拌摩擦焊的焊后 残余热量与顶锻力对于Al/Cu搅拌摩擦焊可以有效的起到去除孔洞和隧道缺陷、轧碎粗大 金属间化合物、细化焊缝晶粒、释放改善残余应力提高焊缝的力学性能和电导率的作用;装 置结构简单稳定性强,可以不需要对搅拌摩擦焊机进行改造便可以直接加装于机头后部用 于焊接;轧制机构的运动部分采用带有预紧力的柔性运动装置,极大的增强了装置的使用 适应性。 5、社会经济效益与存在的问题 本发明方法研制的随动式改善Al/Cu搅拌摩擦焊焊缝组织的方法及装置在在贵重电器行业中针对异种金属焊接有着极其广阔的应用前景,已小批量化生产应用,并取得较好的经济效益。需要进一步研究其批量化生产技术,进一步降低装置生产成本,提高装置的经济性。 6、历年获奖情况 无。