在發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)鋁這種節(jié)約成本的材料的合適方法后,下一步就是對這種基礎材料進行加工和改良。
純鋁有一些獨特而重要的特征。舉個例子,防腐性和電導性。但是,由于純鋁承載率相對較低,所以不是進行結構焊接裝配的材料。人們很快發(fā)現(xiàn),在純鋁中添加相對小量的合金元素,鋁的特性會發(fā)生很大改變。生產(chǎn)批鋁合金,其中之一就是鋁-銅合金。1910年左右,發(fā)現(xiàn)合金家族中的沉淀物硬化現(xiàn)象。許多這些沉淀物硬化合金在發(fā)展中的飛機業(yè)產(chǎn)生的效益立竿見影。緊跟著鋁-銅合金,許多其它合金也發(fā)展起來。研究發(fā)現(xiàn),通過加入像銅(Cu),錳(Mn), 鎂(Mg),硅(Si)和鋅(Zn)和這些元素的混合物,純鋁的各種物理和機械特征發(fā)生了明顯的變化。許多這些新合金都能匹配質(zhì)量好的碳鋼的承載力——三分之一的重量。
攪拌摩擦焊的主要優(yōu)點如下:
(1)焊接接頭熱影響區(qū)顯微組織變化?。畾堄鄳Ρ容^低,焊接工件不易變形;
(2)能一次完成較長焊縫、大截面、不同位置的焊接.接頭高:
(3)操作過程方便實現(xiàn)機械化、自動化,設備簡單,能耗低,功效高,對作業(yè)環(huán)境要求低:
(4)無需添加焊絲,焊鋁合金時不需焊前除氧化膜,不需要保護氣體,成本低;
(5)可焊熱裂紋敏感的材料,適合異種材料焊接:
(6)焊接過程、無污染、無煙塵、無輻射等。
攪拌摩擦焊也存在一定的缺點:
(1)焊接工件必須剛性固定,反面應有底板;
(2)焊接結束攪拌探頭提出工件時,焊縫端頭形成一個鍵孔,并且難以對焊縫進行修補;
(3)工具設計、過程參數(shù)和機械性能數(shù)據(jù)只在有限的合金范圍內(nèi)可得;
(4)在某種情況下,如特殊領域中要考慮腐蝕性能、殘余應力和變形時,性能需進一步提高才可實際應用;
(5)對板材進行單道連接時,焊速不是很高;
(6)攪拌頭的磨損消耗太快等。
攪拌摩擦焊在有色金屬的連接中已獲得成功的應用,但由于焊接方法特點的限制,于結構簡單的構件,如平直的結構或圓筒形結構的焊接,而且在焊接過程中工件要有良好的支撐或襯墊。原則上,攪拌摩擦焊可進行多種位置焊接,如平焊,立焊,仰焊和俯焊;可完成多種形式的焊接接頭,如對接、角接和搭接接頭,甚至厚度變化的結構和多層材料的連接,也可進行異種金屬材料的焊接。