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大型宽幅铝合金带筋壁板搅拌摩擦焊与熔焊对比分析

来源:山东清铝作者:山东清铝网址:http://04mw.com 


大型宽幅带筋壁板搅拌摩擦焊与熔焊对比分析

序号

对比

项目

熔化焊接-熔化极气体保护焊MIG焊接

固相焊接-搅拌摩擦焊接FSW

1

技术特点

1 焊接过程中需要保护气体;

2 焊接过程需要焊丝等耗材,焊接过程中有弧光和飞溅;

3 形成焊缝的过程中材料经历了熔化与再凝固的过程,金属材料在凝固过程中易产生凝固缺陷,例如气孔、疏松、夹渣等;

4 焊接过程中控制因素较多,受环境和人为因素的影响大,焊接操作工培训周期长,成本高,技术难度大

1 焊接过程不需要保护气;

2 焊接过程无其他耗材,无弧光和飞溅;

3 固相焊接工艺,材料没有熔化,避免了铝合金熔焊过程中产生的各种缺陷,接头组织致密;

4 属于机械化加工过程,受人为因素影响小,操作工人属于数控加工培训,培训周期短,培训技术难度较小

2

焊接质量

5 对于3~8mm6082-T6铝合金,母材性能一般在310MPa左右,MIG接头抗拉强度设计要求一般在180MPa,接头强度系数不足0。6;

6 焊接接头热影响区大,接头属于铸造组织;

7 残余应力较高,一般达到材料的屈服极限,焊接工件变形较大;

8 对长直焊缝的焊接优势小,适合复杂曲线等情况下的焊接,焊接后成品尺寸精度差;

9 对热裂纹敏感的材料不可焊接,不适合焊接异种材料;

5 接头性能较熔焊提高很多,对于3~8mm6082-T6铝合金,母材性能一般在310MPa左右,FSW接头抗拉强度在260Mpa以上,接头强度系数在0。8以上,且接头稳定性一致性好

6 焊接接头热影响区非常小,显微组织变化小,不该变母材的冶金性能,接头为致密的锻造组织;

7 残余应力比较低,通常只有熔焊的1/3~1/2,焊接工件变形小;

8 尤其适合长直焊缝的焊接,焊接后成品尺寸精度高,空间曲线焊接成本较高;

9 可焊热裂纹敏感的材料,适合异种材料焊接,对于船用6082-T6铝合金与5083-H112等焊接质量优异:

3

环境要求

10 焊接过程存在污染、烟尘、辐射等

11 对作业环境要求高,在湿度较大的环境下极易产生气孔缺陷,一般要求作业要求焊接场所恒温恒湿;

12 焊前抛光 粉尘/ 85dBa的噪音;

10 焊接过程安全、无污染、无烟尘、无辐射等,属于绿色焊接技术。

11 作过程方便实现机械化、自动化,能耗低,功效高,对作业环境要求低;

12 不需要焊前抛光

4

职业损伤

13 氩弧焊的危害程度要比一般电焊相对来说要大,可以产生紫外线、红外线辐射、臭氧、二氧化碳、一氧化碳等有害气体和金属粉尘,可引多种起职业病:1)电焊工尘肺:长期吸入高浓度的电焊烟尘可引起慢性肺组织纤维化,导致电焊工尘肺,发病工龄平均20年。2)锰中毒:神经衰弱综合症、植物神经功能紊乱等;3)电光性眼炎:眼睛异物感、烧灼、剧痛、畏光、流泪、眼睑痉挛等。

14 ⑴为保护眼睛不受弧光伤害,焊接时必须用镶有特制防护镜片的面罩。⑵为防止弧光灼伤皮肤,焊工必须穿好工作服,戴好手套和鞋盖等。⑶为保护焊接工作与其他生产人员免受弧光辐射伤害,可采用防护屏。⑷每年做职业健康检查。

13 无任何职业损伤

14 不需要进行防护

5

型材加工

15 接头对接复杂,单面焊接,另一面的间隙容易产生缝隙腐蚀;

16 型材加工相对困难,质量不易保证

15 接头对接简单,焊接后属于整体,无焊接缝隙

16 型材加工相对容易,质量易于保证

6

重量对比

以断面500mm宽计算,4mm厚度型材米重7.93公斤

以断面500mm宽计算,4mm厚度型材米重7.6公斤

综合评价

综合以上分析,FSW用于铝合金船舶壁板制造技术优势和质量优势明显,FSW直接将电能转换为摩擦热,使铝合金固相连接,在这个过程中不会产生浓烟、有害元素蒸发、辐射等损害环境,危害人体的因素,对环境及人体有无形价值,符合能源利用趋势。且FSW船舶带筋壁板焊后变形较小,在产品质量、生产效率、能源利用、环境影响等方面都有着可见的优势。

在国外,FSW用于船舶带筋壁板制造已经超过10年技术稳定,工艺成熟;在国内,FSW工艺在国内最早于2006年用于军用船舶制造,迄今已有8年多的时间,质量稳定可靠,取得了很好的技术经济效益。从技术角度和产品质量(强度、焊接变形、重量减轻)角度,推荐使用搅拌摩擦焊带筋板。

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