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一种铝镁异种金属及其静轴肩搅拌摩擦焊工艺和装置

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2023-10-31 08:53:59

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 续培文 | 2023-10-31 08:53:59

本发明涉及异种金属焊接技术领域,具体为一种铝镁异种金属的静轴肩搅拌摩擦焊工艺和装置及其制备得到的铝镁异种金属。

本发明的主要目的是提出一种铝镁异种金属的静轴肩搅拌摩擦焊工艺,旨在解决目前在铝镁异种金属静轴肩搅拌摩擦焊时存在焊缝开裂、生成脆性夹杂物难以获得理想强度的焊接接头、生产效率不高等问题。

搅拌摩擦焊(friction stir welding-简称FSW)是英国焊接研究所在1991年发明的一项新型固相连接技术,由于搅拌摩擦焊接过程中焊接温度较传统熔化焊接技术低,不产生熔化现象,可以有效的避免传统焊接缺陷,得到的焊件残余应力和变形小。传统的 FSW中,轴肩产热是主要的产热方式,这就需要很大的轴向力使轴肩与被焊材料摩擦产生足够的热量并使焊缝成形良好, 这对设备和夹具有很高的刚度要求。与此同时,FSW 焊接时的主轴扭矩和搅拌工具所受的阻力很大,因而消耗的电动机功率较大。

静轴肩搅拌摩擦焊是一种在传统搅拌摩擦焊基础上发展而来的技术。不同于传统搅拌摩擦焊焊具的轴肩和搅拌针是一体式的,静止轴肩焊具的轴肩和搅拌针是分离的,焊接过程中,搅拌针旋转并插入到待焊材料中,而轴肩不旋转。静轴肩搅拌摩擦焊过程中仅通过搅拌针高速旋转实现材料连接,焊接过程产热少、焊接变形小、接头性能损失小,而且静止轴肩不压入焊缝,故不存在焊缝减薄的现象。

学校现有本科专业66个,其中,国家级综合改革试点专业1个,国家级特色专业建设点5个,省级特色专业7个,省级优势特色专业6个,省级品牌专业11个,国家级一流专业7个,省级一流专业 25个,通过工程教育专业认证的专业7个,有国家级实验教学示范中心1个,虚拟仿真实验教学示范中心2个,国家虚拟教研室建设项目1个、国家课程思政示范课程1门,省级认定产业学院1个。省级及以上一流课程58门。学校现有省级“1331工程”优势特色学科1个,服务产业创新学科群2个,省级重点学科3个,省级重点建设学科15个,工程学、计算机科学、材料科学3个学科位列ESI全球前1%;拥有一级学科博士学位授权点3个,一级学科硕士学位授权点18个;拥有工商管理(MBA)、法律、社会工作、电子信息、机械、材料与化工、资源与环境、能源动力、交通运输、工程管理10个硕士专业学位授权点;设有机械工程、材料科学与工程博士后科研流动站。

本发明提出的铝镁异种金属的静轴肩搅拌摩擦焊工艺,选用含有一定量稀土的稀土镁合金和不含稀土的铝合金进行焊接,由于稀土元素的引入,减少Al 12Mg 17和Al 3Mg 2等脆性的金属间化合物的产生,且在静轴肩侧面设置若干通孔,使高压气体通过通孔喷射在搅拌针与静轴肩之间的缝隙,形成一定的气压,减少进入搅拌针和静轴肩之间缝隙的软化材料,以减少搅拌针与静轴肩及进入缝隙的软化材料的摩擦,避免产生过热现象,不会出现焊缝开裂现象,提高了铝镁异种金属的焊缝成形效果;同时,高压气体形成的一定的气压可以减少工件在搅拌摩擦焊接过程中与空气的接触,降低焊接过程的高温氧化的可能。本发明可以采用更高的搅拌针转速和焊接速度实现铝镁异种金属的静轴肩搅拌摩擦焊,改善了焊接成形质量和焊接接头的强度,提高了生产效率。

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