焊铣复合工艺在铝合金加工中的应用

武超　相江龙

【摘  要】铝合金有着比较高的强度，其比强度更是近乎与高合金钢，它得比刚度甚至超越了钢，具有很优良的铸造性能以及加工性能，同时还具有不俗的导电以及导热的性能，并且其还有优良的耐蚀性以及可焊性，能够被当做结构材料来被广泛的应用，其在航天航空、交通运输、汽车制造以及建筑工业等各个领域都被广泛的推广使用。其中焊接、铸造、机械加工以及成形工艺被各个科研单位以及有关的高新技术行业作为重要的研究内容。搅拌摩擦焊由于热输入比较低、残余应力较小以及变形小等优势，非常适合在铝合金的焊接当中运用。

【关键词】铝合金;搅拌摩擦焊;数控加工中心;机械加工;焊铣复合工艺

铝搅拌摩擦焊是由一九九一年在英国被发明使用的，由于其多种性能特点的优势，其非常适合在铝合金以及镁合金等各种低熔点的有关金属的焊接当中运用。铝合金的相关制品当中，许多的零件在其定型以后，必须利用焊接才能获取需要的各种零件，在进行完焊接之后，也要对零件开展相应的机械加工，从而获得产品所要求的尺寸以及精度。当前，这些零件大都是在一道工序当中进行完成焊接以后，再去另一道工序进行机械加工，费时费力。

1.铝合金相关制品当中的搅拌摩擦焊

在搅拌摩擦焊接进行当中，搅拌头会通过适当的速度进入需要被焊零件的焊接位置，然后通过适当的速度进行均匀地前移，而被焊零件和搅拌头两者间因为相应的摩擦力从而具有了一定的热度，而在这一温度到达相应水平之后，就会将搅拌头周围的材料进行软化，以此来达到热塑化的效果。如果搅拌头遭到一些阻碍力度之后，就会放慢前进的速度，这个过程当中经热塑化之后的相关材料就会从搅拌头前方移向后方，同时由于处在搅拌头上的轴肩出现锻造的压力，从而就能够完成固相连接。也是因为焊接过程当中搅拌头轴肩处出现的压力，使得被焊部件必须要进行刚性固定，同时也应该于焊缝背面放入衬垫避免由于搅拌头产生的力度使得部件以及塑性金属丢失。

通过上面搅拌摩擦焊工作原理的分析能够看出，一般搅拌摩擦焊都会使得焊缝结束位置产生一个匙孔，同时焊缝区域会稍微地低于两边的母材，而且焊接进行完以后还会使得焊缝两侧出现挤压遗留下的飞边。并且，搅拌摩擦焊當中搅拌头是不会全部穿过零件的，其会和焊缝背面的垫板间留下相应的距离，也就是所谓的背部预留量，所以在一般搅拌摩擦焊当中，一旦背部预留量不恰当又或是焊接当中发生波动，都会对接头的性能产生不同的影响，很可能会出现未焊透又或者是焊穿等各种问题。

与此同时，由于有的零件结构的限制，焊接当中没有办法实现刚性固定以及提高背面支撑，因此不可以运用一般搅拌摩擦焊的相关工艺，而这样就会制约搅拌摩擦焊被广泛地运用。所以，利用拥有双轴肩的相关搅拌头，这种搅拌头就能很好地完成对于零部件的相应自支撑，利用搅拌头本身的压力进行焊接，这样就会使正面与反面的焊缝都十分美观。

2铝合金当中的焊接件实施机械加工

搅拌摩擦焊进行完之后，就会在焊缝两边出现比较明显的一些飞边。如果通过人工打磨的方式进行焊缝飞边的消除，这样不但费时又费力，同时也有可能因为人员的操作问题造成对焊缝的伤害。因此那些对于以及表面要求都相对比较高的部件，应该在焊接进行完之后把零部件放入铣床进行加工。可是由于这样的操作方式需要工序转换、进行数次的上下料以及进行数次装夹等各种问题，这样不但减弱了生产功效，同时建数次的装夹产生的误差也会减弱产品具有的一致性，并且将搅拌摩擦焊机以及数控铣床两样设备同时投入进行使用还会提高生产成本。

3.焊铣复合工艺

搅拌摩擦焊机以及数控加工中心两者的结构类型十分的类似。两者具有很多的相同之处：首先，两者都具有很高的自动化程度，能够很好地进行数字化的控制操作;其次，两者的工作原理十分相似，都是体用系统进行控制电动机来实现主轴的驱动，之后再利用主轴进行扭矩的传递，将其给搅拌头又或者是刀具，然后在高速的旋转下达到焊接或者是加工。同时两者也有不同，比如搅拌摩擦焊机当中具有温度感应以及压力感应，以此来控制焊接当中的热输入以及焊接所需的压力，但是数控加工中心则是通过控制坐标的相应位移来实现对于吃刀量以及进给的相关控制。比如，焊接进行完成之后需要把搅拌头转换为铣刀，然后调节主轴至更加快的转速，再用相同的运动轨道，通过铣刀把飞边消除，同时也能够在铝合金的焊件上直接进行铣平面、钻孔以及攻螺纹。

结束语：

合金由于熔点低以及线膨胀值较大等各种问题，使得它的焊接工艺被很多科研单位进行重点研究。由于铝合金对于机械零件和相关的模具制造等各方面也被广泛运用，所以其在机械加工方面的工艺研究同样有很多。探索搅拌摩擦焊机以及数控加工中心两者的结构以及控制特点，把两种功能效用同时作用在同一个设备当中，就能够很好地把搅拌摩擦焊以及机械加工两者的特色以及优点更好地进行结合。此项焊铣复合工艺能够有效降低工序流转以及反复的装夹定位等各种问题，很好地提升了铝合金相关的各个产品制造过程中的自动化能力，提升了生产效率。

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