铜板焊接

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搅拌摩擦焊焊接过程

搅拌摩擦焊是利用摩擦热作为焊接热源的一种固相连接方法，但与常规摩擦焊有所不同。在进行搅拌摩擦焊接时，首先将焊件牢牢地固定在工作平台上，铜板，然后，搅拌焊头高速旋转并将搅拌焊针插入焊件的接缝处，直至搅拌焊头的肩部与焊件表面紧密接触，搅拌焊针高速旋转与其周围母材摩擦产生的热量和搅拌焊头的肩部与焊件表面摩擦产生的热量共同作用，使接缝处材料温度升高而软化，同时，搅拌焊头边旋转边沿着接缝与焊件作相对运动，搅拌焊头前面的材料发生强烈的塑性变形。随着搅拌焊头向前移动，前沿高度塑性变形的材料被挤压到搅拌焊头的背后。在搅拌头轴肩与焊件表层摩擦产热和锻压共同作用下，形成致密的固相连接接头。

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在焊接铝、镁、铅等低熔点材料时，搅拌头采用工具钢即可。对于钢、铜、钛等高熔点材料来讲，焊接时温度在1 000 ℃以上，能满足使用要求的搅拌头材料往往是难熔金属合金或者结构陶瓷。

但在焊接铝基复合材料时，铜板焊接搅拌摩擦焊，由于出现的高硬度的第二相颗粒会导致搅拌头较严重的磨损。经过对各种材料包括特种钢材，硬质合金等的综合研究，在焊接铝基复合材料材料是选用GT35钢结硬质合金作为搅拌头的材料[2]。

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搅拌头轴肩下压量

搅拌头轴肩下压量其实是焊接过程中焊接压力的一种表示方法，搅拌摩擦焊接工艺过程中，只有通过施加足够的焊接压力才能在搅拌焊头和焊件之间获得摩擦力进而获得足够的摩擦热能。同时，焊接压力还起到限制塑性流体外溢保证焊缝成型的作用。因此，搅拌头轴肩下压量的大小对焊接质量有重要的影响。

图4搅拌头轴肩不同下压量时的焊缝宏观形貌

试验过程中，在保持旋转速度和焊接速度不变的情况下，通过改变搅拌头轴肩下压量，铜板拼接焊接，观察焊接压力对搅拌摩擦焊焊缝成型的影响，结果表明，对于一定结构尺寸的搅拌焊头，铜板焊接，存在一个合适的焊接压力范围与其相对应。当转速为1200r/min，焊速为40mm/min时，轴肩下压量在015~0.2mm之间时，可获得表面成型良好的焊缝。当下压量低于0.15mm时，焊缝内部组织疏松或出现孔洞、隧道型缺陷，在焊缝表面出现沟槽，甚至肩部对焊接区起不到封闭作用而使焊缝.金属流外溢。如图4a所示，焊缝左边部分轴肩下压量为0.12mm，此时焊接压力不够，在焊缝表面出现沟槽;焊缝右边部分轴肩下压量为0.15mm，沟槽现象消失，焊缝成型良好。图4b是轴肩下压量为0.19mm时的焊缝，焊缝表面成形良好没有飞边产生。图4c、图4d是下压量分别为0.2mm和0.25mm时，焊缝表面产生飞边。下压量为0.2mm时，只在后退面上产生少量的飞边;当下压量继续增加到0.25mm时，在前进面和后退面上都有飞边产生，而且特别明显。

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