搅拌摩擦焊--铸铝的高效连接技术

搅拌摩擦焊--铸铝的高效连接技术

针对ZL114A合金广泛应用，中国搅拌摩擦焊中心对该材料的搅拌摩擦焊工艺适应性进行了开发，试验数据表明，该材料的搅拌摩擦焊工艺适应性良好，接头抗拉强度达到了母材的91%，接头力学综合性能优于电子束等熔焊方法。

ZL114A合金（旧牌号为ZAlSi7Mg1A），是在ZL101A合金基础上增加Mg元素的含量发展起来的Al-Si-Mg系高强度铸造铝合金。它既具有优良的铸造工艺性能，又具有较ZL101A合金更高的力学性能。由于其优越特性，在航空航天制造业中，广泛用于制造重要部位的大型薄壁结构件。

ZL114A合金应用前景广阔，产生了对材料高效连接技术的迫切需求。因采用熔焊方法，热输入量较大，焊接变形大，难以满足薄壁件精度要求；并且焊缝易出现气孔、夹渣、未焊透、烧穿、裂纹等缺陷，缺陷率高；而且焊前焊后处理工序较繁琐。

搅拌摩擦焊是一种新兴的金属固相连接技术，金属在焊接过程中不熔化，热输入量小；焊缝的连接是在金属受挤压的状态下完成的，焊接接头不会产生熔化焊焊接接头的气孔和裂纹等一类缺陷，焊缝缺陷少；搅拌摩擦焊类似于机械加工过程，容易实现自动化控制，而且没有熔化焊中的电压，电流，强光，金属粉尘等现象，工作环境环保清洁。最重要的是，搅拌摩擦焊接头的力学性能优于熔焊接头。试验数据表明焊接接头的抗拉强度达到了母材的91％，试样延伸率达到了2.5％，

接头组织晶粒细化、均匀而致密，消除了母材的铸造缺陷。下图为ZL114A母材与焊接接头微观组织对比，从图中可观察到焊核区微观组织是无方向性的、细小的等轴晶粒，母材区为粗大的树枝状铸造组织。

(a)母材微观组织

(b)焊核微观组织

搅拌摩擦焊是一种区别于熔化焊和机械连接的新型焊接技术，基于其技术优势，在航空制造业中的应用具有巨大的潜在性，为各种轻质合金高效连接，提供了解决途径和方法。