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铝合金搅拌摩擦焊与熔化极氩弧焊比较

对于铝合金的焊接,传统的熔化焊接工艺中以氩弧焊(TIG/MIG)的应用最为普遍。该方法具有接头性能较高、应用灵活、简单产品不使用工装夹具就可以施焊的优点,是目前国内广泛采用的一种焊接方法。搅拌摩擦焊(FSW)是近期出现的一种新型固态焊接方法,自它出现以来,得到了迅速发展和推广应用。下面我们从几个方面来探讨通过两种方法得到的焊接接头的性能比较。

1、接头金相组织
对搅拌摩擦焊焊缝和熔化极氩弧焊焊缝取样进行金相观察可见,与MIG焊缝相比,FSW焊缝组织晶粒明显细化。经评定,FSW焊接试样的焊缝晶粒度为8级,MIG焊接试样的焊缝晶粒度为4-5级。搅拌摩擦焊工艺使得工件在强烈的热-力锻造作用下,组织更为致密,晶粒更为细化。同时,作为一种固态焊接方法,搅拌摩擦焊接头组织有效避免了熔化焊接带来的气孔、裂纹、疏松等缺陷。
2、焊缝成分
针对MIG和FSW两种焊接方法所取得焊缝进行化学成分分析,MIG接头中Mg、Mn元素烧损严重,而FSW焊缝成分和母材基本一致。Mn元素在合金中的作用是使含Mg相沉淀均匀,提高合金的抗腐蚀性,提高合金的强度,且确保合金的稳定性;Mg可在显著提高合金强度的同时保证材料塑性不过分降低。
3、接头力学性能
用MIG和FSW两种焊接方法所焊试板焊缝的力学性能测试结果可以看出,FSW焊缝抗拉强度、伸长率数据明显由于MIG多层焊接,并且焊缝性能稳定性也明显高于MIG焊缝。这与前面的接头组织、成分分析结果相吻合。

总结: 
搅拌摩擦焊是一种先进的铝合金固相自动焊工艺,相比熔化极氩弧焊(MIG)具有突出的优点:
1、搅拌摩擦焊接接头晶粒明显细化,Mg、Mn等合金元素烧损明显减少,接头力学性能显著提高。
2、在工程实际应用中,搅拌摩擦焊具有单道焊接厚度大、缺陷发生率低,焊接残余应力与变形小、焊接效率高、节能降耗和绿色焊接等突出的工艺优点,是铝合金构件实现高可靠、高效、绿色制造的最佳焊接工艺。
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