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山东清铝金属快速飞艇突破铝合金搅拌摩擦焊水冷板焊接变形处理难题

来源:山东清铝作者:山东清铝网址:http://04mw.com 

山东清铝金属快速飞艇突破铝合金搅拌摩擦焊水冷板焊接变形处理难题

  铝合金不但具有高的比强度、比模量、断裂韧度、疲劳强度和耐腐蚀稳定性, 而且低温(0 ~ -196℃)下的韧性好,强度与塑性甚至随着温度的下降而有所提高。铝及其合金同时还具有良好的成形工艺性,因此成为众多工业制造领域中应用最广泛的一种轻金属结构材料。铝合金在石油化工设备、汽车、船舶、轨道交通等领域获得了广泛的应用;随着材料性能的不断提高及新型的硬铝、超硬铝等材料的出现,在航空航天、兵器工业、高速鱼雷快艇等领域得到了越来越广泛的应用,成为国防工业中一种重要的轻金属结构材料。

  作为一项摩擦热-机械力耦合作用下的固相焊接技术,搅拌摩擦焊接过程中没有接头材料的熔化与凝固现象产生,焊接过程中的热输入比较低,较熔焊相比,搅拌摩擦焊构件残余应力低、变形相对较小。但在铝合金水冷结构搅拌摩擦焊的生产实践中,焊缝呈蛇形密集分布,其焊接应力与变形问题还是表现得很突出。焊接应力和变形是直接影响水冷板性能、安全可靠性和制造工艺性的重要因素。焊接残余应力对接头的疲劳性能以及水冷板的抗腐蚀性能有严重的影响,在一定条件下还会对水冷板的力学特性和形状尺寸精度有不利的影响。对水冷板焊接应力变形的处理成为水冷板生产制造中最为关键的控制因素。水冷板常规焊接应力和变形的处理多采用去应力高温退火和大变形量反变形的方式。为达到好的去应力的效果,对于6061/6063-T6等常用水冷板材料,需要加热到5,保温5小时,然后随炉冷却冷至200度出炉空冷。不仅生产效率较低,更为关键的是过高的加热温度使材料强化相析出,性能下降严重。以6061-T6为例,其拉伸强度在280MPa以上,经过去应力退火后材料拉伸强度不足120MPa,软化现象严重。而大变形量过变形的处理方式则由于所施加的变形力超出材料的屈服极限,为焊接质量留下隐患,甚至造成水冷板焊缝开裂,导致产品报废。


控制焊接残余应力与变形方法

控制阶段
方法
备注
焊前控制
预变形法;预拉伸法;刚性固定组装法
对于尺寸较大的壁板结构,要求有专门设计的机械装置与自动化焊接设备配套,应用上受到限制。
焊接过程中控制
调节热输入(采用高能量密度热源、脉冲电流、改变导热条件等)、改变拘束度(调节夹持力、预张力、内拘束度)
其效果表现为控制焊缝附近塑性变形区的宽度及塑性变形量
焊后控制
滚压焊缝;锤击法;焊后高温回火
对于大型构件,需要专门的设备与夹具配套


  公司在生产的某重点型号水冷板产品尺寸规格较大,达4200×1200mm要求焊后整体变形不大于1mm,技术要求极高。为解决焊接变形控制的难题,山东清铝金属快速飞艇集中了优势技术力量,结合动态控制低应力无变形焊接原理,创新性的采用了超声阵列搅拌摩擦焊接方法,有效减小了焊接过程中的变形和应力。对于焊后零件,采用新型工艺方法,进一步降低焊接应力,改善焊接变形,最终实现了大规格零件整体变形量不大于1mm的目标。

4200×1200mm摩擦焊水冷板变形量不大于1mm

  山东清铝金属快速飞艇拥有多台具有国际一流水平的搅拌摩擦焊设备,设备集成了公司独有的压力控制和位置控制技术,焊接过程稳定,冲击小,焊缝均匀一致;辅以优选的搅拌头和焊接工艺参数及焊接过程的热输入控制,焊缝表面成型更为美观,焊接质量稳定。山东清铝金属快速飞艇作为专业化的摩擦焊、真空钎焊扩散焊水冷板生产厂家,不断提高工艺技术水平,为通信、风电、太阳能光伏、电力、机车、军工、航空航天、五金、工控、焊接、医疗、家电、电源等行业和领域提供高性价比的水冷板等产品,更提供一流的服务。

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