鋁合金攪拌摩擦焊技術(shù)研究進展

鋁合金攪拌摩擦焊技術(shù)研究進展第一頁，共75頁。CASC鋁合金攪拌摩擦焊技術(shù)研究進展第二頁，共75頁。一、攪拌摩擦焊技術(shù)特點二、國外攪拌摩擦焊技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用三、航天八院攪拌摩擦焊技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用四、航天八院攪拌摩擦焊技術(shù)發(fā)展方向五、致謝第三頁，共75頁。一、攪拌摩擦焊技術(shù)特點第四頁，共75頁。一、優(yōu)點：1、與數(shù)控技術(shù)無縫集成；2、優(yōu)質(zhì)、綠色、高效、低成本、節(jié)能；3、低應(yīng)力、近無變形；4、焊前/焊后處理簡單。二、缺點：1、裝備專用性強；2、零件精度和裝配精度要求高。第五頁，共75頁。第六頁，共75頁。第七頁，共75頁。機床焊接過程類似于銑床加工，需要對接板件壓緊；不需要傳統(tǒng)焊工的技術(shù)等級培訓(xùn)；自動化焊接過程；噪音低，無污染；第八頁，共75頁。鋁合金系列CuotherMnSiMgZn1xxx3xxx5xxx4xxx6xxx7xxx2xxx8xxx熱處理強化非熱處理強化焊接性良好焊接性差熔化焊攪拌摩擦焊焊接工藝適應(yīng)性好-全系列鋁合金第九頁，共75頁。船舶和海洋工業(yè)：快艇、游船等的甲板、側(cè)板、防水隔板、船體外殼、主體結(jié)構(gòu)件、直升機平臺、離岸水上觀測站、船用冷凍器、帆船桅桿和結(jié)構(gòu)件。航天：運載火箭燃料貯箱、發(fā)動機承力框架、鋁合金容器、航天飛機外貯箱、載人返回艙等。航空：飛機蒙皮、衍條、加強件之間連接、框架連接、飛機壁板和地板連接、飛機門預(yù)成形結(jié)構(gòu)件、起落架倉蓋、外掛燃料箱。車輛工業(yè)：高速列車、軌道貨車、地鐵車廂、輕軌電車。汽車工業(yè)：汽車發(fā)動機引擎、汽車底盤支架、汽車輪鼓、車門預(yù)成形件、車體框架、升降平臺、燃料箱、逃生工具等。其他工業(yè)：發(fā)動機殼體、冰箱冷卻板、電器分封裝、天然氣、液化氣貯箱、輕合金容器、家庭裝飾、鎂合金制品等。第十頁，共75頁。第十一頁，共75頁。第十二頁，共75頁。第十三頁，共75頁。第十四頁，共75頁。第十五頁，共75頁。第十六頁，共75頁。第十七頁，共75頁。第十八頁，共75頁。攪拌摩擦焊在航天工業(yè)上的應(yīng)用：波音波音公司“德爾塔IV”系列運載火箭Delta2火箭發(fā)射From第十九頁，共75頁。1、低成本（總費用節(jié)省60%）、高效（制造周期從23天減少到6天），生產(chǎn)當量由以前的8~17枚/年提高到95枚/年；2、降低缺陷概率：由1/838.2mm降到1/7620mm；3、減少焊前/焊后化學(xué)處理和熱處理；4、不需要添焊絲、焊料、保護氣；5、靜態(tài)拉伸強度、斷裂強度和疲勞增加30~50%（常溫和低溫）。第二十頁，共75頁。6條8mm厚縱縫2條變截面縱縫（8~16.5mm）第二十一頁，共75頁。攪拌摩擦焊在航天工業(yè)上的應(yīng)用：Fokker歐洲FokkerSpace公司用FSW焊接Ariane5發(fā)動機主承力框第二十二頁，共75頁。第二十三頁，共75頁。第二十四頁，共75頁。第二十五頁，共75頁。第二十六頁，共75頁。第二十七頁，共75頁。第二十八頁，共75頁。第二十九頁，共75頁。第三十頁，共75頁。第三十一頁，共75頁。第三十二頁，共75頁。1、掌握攪拌頭結(jié)構(gòu)選材和外形設(shè)計2、研制攪拌摩擦焊工藝裝備3、制定攪拌摩擦焊技術(shù)標準4、研究確定攪拌摩擦焊接頭缺陷有效檢測手段5、攪拌摩擦焊工程應(yīng)用實踐構(gòu)建完整的攪拌摩擦焊技術(shù)體系，服務(wù)于型號產(chǎn)品科研生產(chǎn)第三十三頁，共75頁。一、以人為本、自主創(chuàng)新。通過工藝研究與實踐，突破攪拌頭設(shè)計與制造技術(shù)，掌握工藝機理、工藝特性和工藝優(yōu)化方法；二、內(nèi)引外聯(lián)、優(yōu)勢互補。與協(xié)作單位精誠合作研制可靠的工藝裝備，推動數(shù)控攪拌摩擦焊技術(shù)的工程化應(yīng)用研究；三、自主創(chuàng)新為主、協(xié)作創(chuàng)新為輔。在FSW技術(shù)標準、推進劑貯箱箱底FSW工裝工藝、無傾角攪拌頭、雙軸肩自支撐攪拌頭等方面，以我為主、自主創(chuàng)新，積極推動攪拌摩擦焊技術(shù)體系建設(shè)和工成應(yīng)用；四、依托八院特種焊接技術(shù)中心和型號研制需求，在國防科工委、總裝備部和集團公司的領(lǐng)導(dǎo)、關(guān)心和支持下，打造華東地區(qū)攪拌摩擦焊工程應(yīng)用中心，推動國防科工委特種焊接技術(shù)研究應(yīng)用中心建設(shè)，落實國防科工委關(guān)于“強化基礎(chǔ)、提升能力、引領(lǐng)發(fā)展”的“十一五”工藝發(fā)展戰(zhàn)略。第三十四頁，共75頁。立足八院、領(lǐng)先集團、面向華東、打造一流。依托八院特種焊接技術(shù)中心，通過自主開發(fā)、協(xié)作創(chuàng)新、持續(xù)改進和推廣應(yīng)用，建立、完善攪拌摩擦焊技術(shù)體系，起到“引領(lǐng)技術(shù)發(fā)展，提升工藝水平”的工程應(yīng)用示范效應(yīng)；打造華東地區(qū)攪拌摩擦焊技術(shù)工程應(yīng)用中心；上海工業(yè)裝備的發(fā)展提供先進制造技術(shù)支撐。第三十五頁，共75頁。1、2005.3~2006.10：推進劑貯箱縱縫立式攪拌摩擦焊設(shè)備與裝焊工藝；2、2006.8~2007.6：推進劑貯箱箱底數(shù)控多軸攪拌攪拌摩擦焊設(shè)備與裝焊工藝；3、2006.10~2007.6：大厚度鋁合金板材攪拌摩擦焊裝備與裝焊工藝；4、2004.11~2006.9：《鋁及鋁合金攪拌摩擦焊通用技術(shù)條件》和《鋁及鋁合金攪拌摩擦焊工藝規(guī)范》；5、2004.10~至今：多種規(guī)格系列化攪拌頭（包括無傾角攪拌頭、雙軸肩攪拌頭等特種攪拌頭）；6、2005.6~2006.12：完成新一代運載火箭Φ3350工藝驗證貯箱、循環(huán)預(yù)冷貯箱攪拌摩擦焊制造；7、2006.9~2007.11：完成多種鋁合金產(chǎn)品攪拌摩擦焊推廣應(yīng)用。第三十六頁，共75頁。第三十七頁，共75頁。第三十八頁，共75頁。第三十九頁，共75頁。第四十頁，共75頁。第四十一頁，共75頁。第四十二頁，共75頁。

2006年由八院研究、起草制定的《鋁及鋁合金攪拌摩擦焊通用技術(shù)條件》屬于我國航天工業(yè)第一個企業(yè)標準和第一個院級攪拌摩擦焊技術(shù)標準，并成功指導(dǎo)了航天八院新一代運載貯箱的研制生產(chǎn)，表明其工程應(yīng)用成熟度好，對于我國航天工業(yè)攪拌摩擦焊標準的制定具有積極的基礎(chǔ)推動作用。第四十三頁，共75頁。2004.10~2006.11：八院FSW研發(fā)團隊經(jīng)過系統(tǒng)的缺陷機理、特性表征和檢測特征研究，明確了：

1、X射線檢測和著色檢查是FSW接頭最為簡單、直觀、可靠的檢測手段；2、相控陣超聲波檢測作為有效的輔助檢測手段。第四十四頁，共75頁。第四十五頁，共75頁。第四十六頁，共75頁。第四十七頁，共75頁。第四十八頁，共75頁。第四十九頁，共75頁。第五十頁，共75頁。第五十一頁，共75頁。第五十二頁，共75頁。第五十三頁，共75頁。第五十四頁，共75頁。第五十五頁，共75頁。第五十六頁，共75頁。第五十七頁，共75頁。第五十八頁，共75頁。第五十九頁，共75頁。第六十頁，共75頁。第六十一頁，共75頁。第六十二頁，共75頁。第六十三頁，共75頁。1、星用發(fā)動機架攪拌摩擦焊；2、雷達鋁合金冷板攪拌摩擦焊；3、鋁合金散熱器攪拌摩擦焊；4、鋁合金軟連接接頭攪拌摩擦焊；5、大型飛機帶筋壁板。第六十四頁，共75頁。第六十五頁，共75頁。第六十六頁，共75頁。第六十七頁，共75頁。第六十八頁，共75頁。第六十九頁，共75頁。第七十頁，共75頁。第七十一頁，共75頁。第七十二頁，共75頁。十一五期間，八院進一步深入開展攪拌摩擦焊工程化應(yīng)用研究工作，建立面向華東地區(qū)的FSW工程應(yīng)用研究中心，并重點開展以下幾方面的研究工作：1、深入開展貯箱箱底攪拌摩擦焊設(shè)備調(diào)試與工程化應(yīng)用，將其應(yīng)用于焊接生產(chǎn)；2、研制雙軸肩自支撐攪拌頭，開展貯箱環(huán)縫攪拌摩擦焊工藝預(yù)先研究；3、研制無傾角攪拌頭滿足鋁合金散熱器、冷板等二維平面曲線焊縫無缺陷無變形的焊接要求；4、繼續(xù)開發(fā)新型大厚度鋁合金攪拌頭，提高大厚度鋁合金板材的FSW接頭質(zhì)量和效率；5、持續(xù)推動FSW技術(shù)標準、接頭缺陷檢測與質(zhì)量評定標準的完善研究工作；6、開發(fā)攪拌摩擦焊缺陷等強無變形補焊工藝和攪拌摩擦點焊工藝；7、推進攪拌摩擦焊軍轉(zhuǎn)民應(yīng)用項目的開發(fā)。第七十三頁，共75頁。1、高效、長壽命、系列化攪拌頭選材和設(shè)計；2、推進劑貯箱箱底曲線焊縫攪拌摩擦焊工程應(yīng)用研究；3、雙軸肩自支撐攪拌摩擦焊技術(shù)（為實現(xiàn)貯箱環(huán)