激光(guāng)輔助攪拌摩擦焊

分(fēn)享到：

激光(guāng)輔助攪拌摩擦焊（LAFSW）是一種新改進的(de)攪拌摩擦焊，攪拌摩擦焊是近十年開發的(de)工藝。 在攪拌摩擦焊裏，焊接熱能是來自工具和(hé)工件之間摩擦熱量。由于這種工藝需要相對大(dà)的(de)力，因此，在攪拌摩擦焊中使用(yòng)的(de)設備笨重且昂貴。激光(guāng)輔助攪拌摩擦焊用(yòng)激光(guāng)能源加熱工件，而攪拌頭的(de)主要作用(yòng)是攪拌和(hé)連接工件兩部分(fēn)。由于這種原因，激光(guāng)輔助攪拌摩擦焊是一種相對簡單和(hé)廉價的(de)方法。 這篇文章(zhāng)論述了(le)使用(yòng)LAFSW連接AZ91DMg合金的(de)情況和(hé)使用(yòng)該工藝存在的(de)優缺點。 1激光(guāng)輔助攪拌摩擦焊 爲了(le)克服攪拌摩擦焊中存在的(de)不足，如（1）裝夾焊接工件的(de)夾具較大(dà)，需要很大(dà)的(de)力向前移動焊接工具，焊接工具磨損率相對高(gāo)；（2）用(yòng)感應線圈方法加熱不能保證正确的(de)位置、焊接攪拌頭和(hé)夾具裝置都受到加熱感應線圈的(de)影(yǐng)響及用(yòng)感應線圈作媒介加熱及僅适用(yòng)于導體材料，并不能用(yòng)于其他(tā)非金屬和(hé)非導體材料。人(rén)們開發了(le)的(de)激光(guāng)輔助攪拌摩擦焊 。這種方法由通(tōng)用(yòng)銑床和(hé)Nd：YAG激光(guāng)器改造成的(de)。激光(guāng)能源在旋轉攪拌頭前面有限範圍内預熱工件。這樣，旋轉的(de)攪拌頭前面的(de)工件體積、塑性增加（插圖1）。然後，采用(yòng)與普通(tōng)FSW工藝一樣的(de)方法連接工件。旋轉工具前面的(de)高(gāo)溫軟化(huà)了(le)工件，并且可(kě)以不用(yòng)強大(dà)夾具裝夾就能夠保證連接。向前移動焊接工具隻需很小的(de)力，所以減少了(le)磨損。對于激光(guāng)能源這種工藝的(de)優點還有焊接能力較高(gāo)，焊接中不會引起過多(duō)的(de)磨損。商業用(yòng)的(de)激光(guāng)器，具有很精确地激光(guāng)直徑控制裝置，因此，控制工件的(de)受熱區域和(hé)激光(guāng)源到達工件的(de)數量，并且保持系統的(de)其他(tā)部位的(de)受熱是比較容易的(de)。 圖1 激光(guāng)輔助攪拌摩擦焊原理(lǐ)2試驗的(de)建立 在焊接試驗中用(yòng)700-W，具有1064 nm波長，多(duō)模式Nd：YAG激光(guāng)系統和(hé)通(tōng)用(yòng)3-hp轉動架立銑床。 試件裝夾在立銑床平台上，4個Ф23 mm銷釘，一個材料爲高(gāo)速鋼Ф20 mm直柄的(de)圓柱形工具嵌入長4 mm，Ф9 mm攪拌頭。通(tōng)過800 μm芯5m長的(de)光(guāng)導纖維把激光(guāng)束直接傳遞到焊接工作台。在攪拌頭前面光(guāng)束散焦形成Ф1 cm光(guāng)點（見圖片）。用(yòng)熱電偶焊接相似試件的(de)表面來預先指定的(de)工作溫度，200W功率激光(guāng)器可(kě)以把試件加熱到320℃左右，軸的(de)旋轉速度爲1700rpm。 3 結論與討(tǎo)論 兩個4 mm厚的(de)截面MgAZ91合金闆按前面描述的(de)參數連接，見圖2。因爲這項研究僅僅是初級階段的(de)工作，還需要在工件機械性能和(hé)組合工藝的(de)生産能力中發現最佳組合的(de)激光(guāng)和(hé)FSW參數。激光(guāng)可(kě)以用(yòng)于加熱非馬氏體材料，像塑性材料和(hé)陶瓷。LAFSW焊連接這些材料的(de)類型還将進一步研究。 4 結 論 激光(guāng)輔助攪拌摩擦焊的(de)焊接工藝已經被證明(míng)。激光(guāng)能預熱工件的(de)使用(yòng)标志著(zhe)在焊接工具和(hé)工件中需要提供較大(dà)的(de)力的(de)降低，用(yòng)這種改進的(de)方法簡化(huà)了(le)使用(yòng)，因此使用(yòng)經濟的(de)焊接方法已成爲可(kě)能。另外，較高(gāo)的(de)焊接速度在改進中獲得(de)了(le)較好的(de)效益。 （根據WELDING JOURNAL中的(de)Laser-Assiste Friction Stri Welding編譯，原作者G.KOHN，Y.GREENBERG,I.MAKOVER,ANDA.MUNITZ）