許多新的適合結(jié)構(gòu)應(yīng)用的鋁合金的發(fā)展又提出了一個問題,就是找到合適的連接方法。首先要有合適的母材。但如果沒有連接這一材料的實際可行的方法,把這種材料作為裝配材料也不現(xiàn)實。
鋁合金焊接工藝的發(fā)展與碳鋼有所不同。由于原鋁合金有許多元素,每一種合金元素對母材的可焊性不同的影響,所以有必要發(fā)展很多不同的填充合金以適應(yīng)這些不同的合金元素。比如,一些原鋁合金有特殊的化學(xué)性,為特定合適的機械和物理特征設(shè)計,而且并沒有的可焊性。
在焊接過程中,攪拌針在旋轉(zhuǎn)的同時伸入工件的接縫中,旋轉(zhuǎn)攪拌頭(主要是軸肩)與工件之間的摩擦熱,使焊頭前面的材料發(fā)生強烈塑性變形,然后隨著焊頭的移動,高度塑性變形的材料逐漸沉積在攪拌頭的背后,從而形成攪拌摩擦焊焊縫。攪拌摩擦焊對設(shè)備的要求并不高,基本的要求是焊頭的旋轉(zhuǎn)運動和工件的相對運動,即使一臺銑床也可簡單地達到小型平板對接焊的要求。但焊接設(shè)備及夾具的剛性是極端重要的。攪拌頭一般采用工具鋼制成,焊頭的長度一般比要求焊接的深度稍短。應(yīng)該指出,攪拌摩擦焊縫結(jié)束時在終端留下個匙孔。通常這個匙孔可以切除掉,也可以用其它焊接方法封焊住。針對匙孔問題,已有伸縮式攪拌頭研發(fā)成功,焊后不會留下焊接匙孔。
焊接過程中也不需要其它焊接消耗材料,如焊條、焊絲、焊劑及保護氣體等。消耗的是焊接攪拌頭。
同時,由于攪拌摩擦焊接時的溫度相對較低,因此焊接后結(jié)構(gòu)的殘余應(yīng)力或變形也較熔化焊小得多。特別是Al合金薄板熔化焊接時,結(jié)構(gòu)的平面外變形是非常明顯的,無論是采用無變形焊接技術(shù)還是焊后冷、熱校形技術(shù),都是很麻煩的,而且增加了結(jié)構(gòu)的制造成本。