广东铝合金搅拌摩擦焊解决方案

通过对搅拌摩擦焊技术在电力行业与电子行业等多种不同散热器、热沉器、液冷散热器、水冷板等各种散热器产品的测试与研究表明，搅拌摩擦焊接技术优于其他传统焊接工艺。为散热器焊接解决的焊接加工的难题。【1】 搅拌摩擦焊接方法焊接各种铝合金时，具有接头强度高、焊接变形小、焊缝一致性、密封性能好和易于实现不同牌号铝合金的焊接等优点，很适宜于电力、电子行业铝合金散热器的焊接。 【2】前期试验与加工工艺探索显示，采用平面二维FSW设备焊接的散热器焊缝美观、密封性好、一致性好和焊接变形小，尾孔问题可以通过塞焊、引出板和引出到安全位置等方法予以解决。 【3】产品性能远远超过设计要求，质量稳定，生产效率高，具有很好的应用推广前景。 愿通过中心全体研究人员和广大同行同心协力，继续促进搅拌摩擦焊接技术在中国的有色金属加工制造行业的很多普及，为我国的制造技术早日跻身世界先进水平添砖加瓦。一次性完成焊接及焊缝整形， 过程高效、焊缝美观。广东铝合金搅拌摩擦焊解决方案

搅拌摩擦焊接技术在电力行业应用：中国搅拌摩擦焊中心与电子科技联合研制开发6063、LD10和LF5等铝合金散热器的搅拌摩擦焊接工艺，该散热器用作某型号控制电路板外接液冷散热，以保证电子元器件正常的工作温度。 它传统的焊接工艺是将盖板与底座用钎焊方法进行连接，形成蛇形液流通道空腔，电路板置于其上，工作过程中通入循环冷却液进行散热。但是，复杂的盖板与槽之间形成了复杂的配合效果，整条焊缝的配合间隙极不一致，采用钎焊很难保证复杂的蛇形曲线焊缝得到一致的连接深度和强度、容易出现多种难以避免的焊接缺陷。前期生产中发现，零件表面加工掉lmm左右的余量之后，打压试验中出现了多处的渗漏；而且部分钎料渗流到液流通道中影响流量，并污染冷却液。经研究课题组决定尝试采用搅拌摩擦焊接方法进行焊接。 采用搅拌摩擦焊接专yong设备及其焊接的两件蛇形盖板铝合金散热器，焊后表面加工掉1mm后打压4MPa持续20分钟无渗漏，超过2MPa持续15分钟无渗漏的设计要求。且通过理论计算。但对15mm宽带板内水道结构，1mm的FSW有效焊接深度就可以承受10MPa以上的内压力。中山铝合金搅拌摩擦焊制作费用搅拌摩擦焊代替熔焊可实现铝合金结构件的制造和现场装配，消除熔焊时的裂纹、气孔等缺陷，获得无缺陷接头。

法国EADS合作研究中心（简称EADS CRCF）目前致力于铝合金焊接技术的发展，用来提高低成本高性能轻型飞机结构的制造能力，其中空中客车飞机的中心翼盒的制造研究便是其中涉及到的零件之一、如图5所示。此项目的主要研究内容是利用对接焊的挤压型材来代替 传统的铆接制造方法，以期在飞机中心翼盒的制造中达到减少重量和降低成本的目的。 图5 飞机中心翼盒的搅拌摩擦焊 对于此研究项目、得到固相连接接头的搅拌摩擦焊应该是Z佳的选择。因为一方面搅拌摩擦焊实现过程简单、工艺再现性好、焊接变形小，接头的机械性能优良，而且几乎没有焊接缺陷；另一方面飞机中心翼盒使用的材料是很难用熔焊焊接的7000系列铝合金，结构中需要长的线性焊缝并要求尽可能小的焊接应力和变形。所以、EADS中心针对搅拌摩擦焊技术采取了如下步骤进行研究∶（1）证明厚度为10mm的7000系列挤压铝合金型材搅拌摩擦焊的可行性，开发合适的焊接工艺方法；（2）在ESAB公司生产的半自动焊接设备上研究搅拌摩擦焊工艺方法的再现性和进一步改进与提高；（3）制作1500mm长的搅拌摩擦焊试验件；

波音公司对多种搅拌摩擦焊接头进行了研究。薄板对接接头是航空领域使用Z普遍的一种连接方式. 这种搅拌摩擦焊接头容易制造，其实用性已经被证明。但是搭接接头的搅拌摩擦焊由于中间横向界面的存在，相对比较困难，材料的清洗，接头的外形以及上层零件的厚度减少等都需要研究。由于搅拌头肩台的存在，飞机肋条需要变为T形以承受焊接压力，焊后由于T形接头焊核两边存在缺口，由此引起的应力集中会减少接头的寿命。 T形接头的两侧存在缺口（图4°）的原因是T形搭接无法实现搅拌头和底部支撑材料的等宽度焊接. 底部材料必须作为搅拌塑化材料的容器实现焊接。缺口的存在通常会引起严重应力集中，从而减少结构件的疲劳寿命；但对T形接头以及扩展蒙皮的“蝴蝶”高周试验却很有趣，通过试验观察，疲劳失效很少发生在缺口的尾段，相反却多发生在悬臂筋条末端的未焊接蒙皮上。波音公司目前致力于搅拌摩擦焊研究和应用，其中主要研究薄板对接接头、厚板对接接头、薄板T形接头在航宇工业中的应用。搅拌摩擦焊为船舶制造中铝合金结构件的连接提供了ZUI佳方案。

在搅拌摩擦焊接头的宏观组织上（图3），可看出搅拌摩擦焊接头由四个区组成，从焊缝中心区域到母材金属分别为∶（a）动态再结晶区（焊核区），（b）热-机影响区，（c）热影响区，（d）母材金属。高质量的焊核部位存在一个致密均匀的“漩涡环”状结构，其外WEI是热-机影响区，此区域材料发生塑性变形和部分再结晶；实际焊接过程中搅拌摩擦焊接头的焊接接头形状会随着材料、搅拌头的形状以及所使用的焊接参数的不同发生明显的变化，焊接中心区域的尺寸一般稍大于特形搅拌棒的直径，但是远小于搅拌头轴肩的直径。 由于搅拌摩擦焊接头是精细的固态锻造组织，其力学性能指标一般接近或优于母材；在搅拌摩擦焊接头的热影响区，硬度指标一般会有一定程度的降低，但可以通过控制焊接热输入，经过热处理和时效，接头会恢复到与母材相近的性能指标。由于出色的环保以及焊 接能力，迅速引起了各大厂家的关注。广州搅拌摩擦焊报价

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对于散热器这样大而复杂的铝部件，焊接成为加工制造中Z难的一道工序。由于加工间隙等多方面影响，其钎焊焊缝的一致性很难保证、由于焊后变形等因素，还需留有一定的加工余量。对于密封性能要求较高的液冷散热结构件，要同时做到加工后密封性好且具备定的耐压强度，使用传统的熔焊或是钎焊都比较困难，生产中其废品率一直保持在较高的水平。 新近发明并成功在全世界范围迅速普及的搅拌摩擦焊接（FSW）技术，属于固态焊接技术、具有优异的接头强度，对传统焊接方法难焊和不能焊接的铝、铜、镁等有色合金有很好的适应性；同时、搅拌摩擦焊方法自动化程度很高，焊缝一致性、密封性能优异，因此搅拌摩擦焊技术非常适用于铝或铜质散热器的焊接。解决了散热器行业的焊接难题。现在已经逐渐被越来越多的散热器厂家采用。广东铝合金搅拌摩擦焊解决方案

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