摩擦塞補焊

技術原理 摩擦塞補焊是一種固相補焊焊接技術,首先在缺陷處加工塞孔,將缺陷去除,採用與塞孔相匹配的塞棒,使塞棒與塞孔作相對高速旋轉運動,並沿塞孔軸線進給,兩者之間的界面在熱和壓力作用下達到塑性狀態時緊急制動,保持一定的壓力直至冷卻,實現塞孔與塞棒連線。 依據焊接壓力載入的方式不同,摩擦塞補焊分為頂鍛式和拉鍛式兩種,。其中頂鍛式摩擦塞補焊時焊機和背部支撐墊板位於被焊工件的兩側,而拉鍛式摩擦塞補焊時焊機和背部支撐墊板位於被焊工件的一側。對於結構簡單、背部有廣闊空間可以設定大型支撐結構的零件來說,兩種載入方式差別不大,但對於結構複雜、體積龐大、工件背部無法設定大型支撐結構的零件,一般需要採用拉鍛式摩擦塞補焊。

技術套用

摩擦塞補焊(FrictionPlugWelding,簡稱FPW)是英國焊接研究所於1995年發明的一種新型固相補焊技術,首先在洛克希德馬丁公司得到了套用。洛克希德馬丁公司、馬歇爾飛行中心的工程師以及TWI的專家對該項技術進行了大量的試驗研究,對該技術進行了工藝最佳化工作,於2000年夏天正式將摩擦塞補焊技術套用於航天外貯箱的焊縫修補。

鋁合金具有高的比強度、比模量、斷裂韌度和耐腐蝕穩定性,是航天工業中套用最廣泛的有色金屬結構材料之一。在鋁合金加工和使用過程中需要廣泛套用焊接技術,而焊接缺陷不可避免。

當前國內絕大部分鋁合金焊接缺陷都採用傳統的手工TIG焊進行修補。該方法操作簡便,但熱輸入量大,易引起焊縫局部區域晶粒長大,同時在補焊部位引起較大的殘餘應力和變形,嚴重影響接頭質量。因此迫切需要一種新的補焊技術代替傳統的手工TIG修補焊。此外,隨著焊接技術的發展,航天產品廣泛採用了變形小、質量高、缺陷少的攪拌摩擦焊接技術,但任何焊接方法在一定情況下均會產生缺陷。若採用熔焊方法修補攪拌摩擦缺陷,則會嚴重降低接頭強度和質量,因此也急需一種新的補焊技術實現攪拌摩擦焊接缺陷的修補焊。