??? 由于攪拌摩擦焊的焊接溫度低于合金元素的熔點，從而避免了合金內(nèi)易揮發(fā)元素和低熔點元素的損失，接頭內(nèi)不易形成氣孔和熱裂紋等焊接缺陷，因此適用于熔化溫度較低、塑性較好的有色金屬鋁、銅的焊接。對于焊接材料而言，攪拌磨擦焊可以焊接所有牌號的鋁合金，包括可以熔焊的5000、6000系列鋁合金和熔焊難以焊接的2000、7000、鋁鋰合金材料；同時攪拌磨擦焊還可以實現(xiàn)不同種材料的連接。正常情況下，攪拌磨擦焊不需要焊絲和保護氣，焊接過程消耗較少，焊接接頭強度可以達到母材金屬的80％以上。
??? 攪拌頭是攪拌摩擦焊的關(guān)鍵，最優(yōu)攪拌頭是攪拌摩擦焊獲得高質(zhì)量接頭的前提。攪拌頭主要由軸肩和攪拌針兩部分構(gòu)成。攪拌頭的幾何外形和尺寸不僅決定著焊接過程的熱輸入方式，還影響焊接過程中攪拌頭附近塑性軟化材料的流動形式，對于給定板厚的材料來說，焊接質(zhì)量和效率主要取決于攪拌頭的外形和幾何設(shè)計。因而設(shè)計合理的攪拌頭是提高焊接質(zhì)量、獲得高性能接頭的前提和關(guān)鍵。
? ? 鋁及其合金的變極性焊接
??? 變極性焊接能夠在保證最佳焊接質(zhì)量的同時，提高焊接效率、降低焊接變形，同時使弧焊方式按照實際需要的陰極清理強度和密度進行鋁合金焊接。鋁及其合金的變極性焊接有變極性TIG焊接、變極性等離子焊接。
? ? 4.1.鋁合金的變極性TIG焊接
??? 變極性電源可以分別設(shè)置正向焊接電流、反向清理電流和清理密度。變極性區(qū)別于交流的最大特點是：變極性的電源是直流，而不是交流。變極性控制部分只是在程序設(shè)定的時段內(nèi)將焊接電流迅速反向，并同時定義其輸出的大小，使之具備反向陰極清理的功能。在反極性階段，電源可以采用更高的電
流迅速破碎鋁合金表面的氧化膜。
??? 在焊接過程中由于鎢極的燒損情況與鎢極正向電流的時間和大小有關(guān)，變極性電源通過短時間和大電流來滿足陰極清理，使得鎢極端頭能保持錐狀，有利于電弧能量的集中。為了保證鎢極承受大電流的能力，交流TIG焊時鎢極則需要被預(yù)制成滴球狀，降低了電弧能量的集中程度。由于電源良好的輸出特性，采用變極性焊接電源進行鋁合金焊接，可以獲得焊接熔深大、熱影響區(qū)窄、接頭的強度和塑性指標(biāo)高等焊接效果。
??? 采用變極性TIG焊接工藝，可以一次焊透至少6mm厚度的鋁合金。
4.2.鋁合金的變極性等離子焊接
??? 鋁合金的變極性等離子焊接是在變極性TIG焊接的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。產(chǎn)生于美國20世紀(jì)80年代，主要用于航天產(chǎn)品的焊接。目前國內(nèi)也逐漸在航天及民用產(chǎn)品中應(yīng)用此工藝。
??? 變極性等離子焊接具有很高的能量密度和電弧射流速度，射流速度可達到300-2000m/s(普通電弧射流速度為80-150 m/s)；具有壓縮電弧特性，使其在焊接過程中具有穿孔焊接的特點；等離子弧柱挺度好，熱量集中，因而可以得到很好的熔深；等離子焊縫窄，熱影響區(qū)小，鋁合金接頭強度高；正面焊接和陰極霧化的時間可以以0.1ms設(shè)置，加大清理和焊接的密度，容易保證焊接的質(zhì)量和效率；更好地延長鎢極的使用壽命，降低焊縫夾鎢的風(fēng)險。
??? 采用變極性等離子焊接工藝，可以一次焊透至少16mm的鋁合金(對某些鋁合金，如采用He或He+Ar氣體，一次可焊透25mm)，并能實現(xiàn)雙面成形，具有焊縫氣孔少、焊接變形小和接頭強度高(達到母材的0.8-1.0)等優(yōu)點。
??? 變極性TIG焊接需要控制的焊接參數(shù)較少，而對變極性等離子焊接系統(tǒng)相對變極性TIG需要控制的焊接參數(shù)較多，并且控制精度和響應(yīng)速度要求更加嚴格。能夠?qū)崿F(xiàn)變極性等離子焊接的變極性電源與控制系統(tǒng)，可以輕松實現(xiàn)變極性TIG焊接。由于等離子焊槍較重，焊接過程要求平穩(wěn)，所以變極性等離子焊接只適合于自動焊接。其設(shè)備主要包括等離子焊接電源、等離子焊槍、自動送絲系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、智能溫控水箱、焊接工裝等。

? ? 5.1.攪拌摩擦焊技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)鋁及其合金等難以熔焊金屬的優(yōu)質(zhì)高效連接，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航空航天、高速列車、船舶、電力、建筑、汽車和裝飾行業(yè)所用鋁、鎂、銅及其合金的連接。
? ? 5.2.在國外，變極性TIG/PAW焊接已經(jīng)是非常成熟的工藝，被廣泛應(yīng)用于對焊接質(zhì)量有嚴格要求的厚大鋁合金件的精密焊接。
? ? 5.3.目前，隨著工廠電控產(chǎn)品和城市軌道車輛市場份額的加大，對鋁合金箱體和鋁合金車體的焊接制造技術(shù)及焊接質(zhì)量要求會越來越高，常用的焊接方法已經(jīng)不能滿足效率及質(zhì)量的要求。攪拌磨擦焊和變極性焊接方法會隨著鋁合金材料的大量使用而得到越來越廣泛的應(yīng)用。
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