南昌航空工业学院柯黎明等人也采用搅拌摩擦焊( FSW)对工业纯铜T1与防锈LF6对接接头的研究表明:搅拌头旋转速度与焊接速度的比值是保证接头致密性和决定接头组织、性能的关键因素[15]。北京航空航天大学孟胶东等人也采用真空扩散焊方法对纯铜与铝及铝合金的焊接进行了研究表明:最佳工艺参数为加热温度530 ~540 ℃,时间10min,压力11.5MPa。接头区形成良好的扩散连接,有脆性相Cu3Al、CuAl生成,表面镀Ni时能明显减少金属间化合物生成[16]。
1.4连续驱动摩擦焊接技术
1.4.1选用摩擦焊的原因
铜铝的焊接方法分为熔化焊、压焊、钎焊三类。铝铜熔点相差很大,铜铝表面极易形成高温致密氧化物薄膜,且发生冶金反应后会产生脆性相,导致接头区脆化,因此铜铝异种金属焊接时不宜采用熔化焊方法[17]。另一方面,从铜铝二元合金相图可以看出,两种金属在一定的比例成分下会生成CuAl2 等金属间化合物,CuAl2 等金属间化合物的质地硬脆,这些金属间化合物的生成会极大地降低焊接接头的力学性能。有试验证明只有当脆性化合物的厚度在不大于10 um时,才不至于极大地影响接头的强度,从理论上讲,在熔化焊接中,要避免在熔化焊的过程中两种金属生成金属间化合物或者将生成的脆性相层的厚度控制10um是几乎不可能的,所以一般在要求接头有较高强度的时候一般不采用熔化焊的方式,而采用固态焊接方式,即两种金属在焊接过程中不熔化而形成连接[18]。
铜与铝都具有良好的塑性这是其采用压焊的有利条件。摩擦焊是在材料的塑性变形与流动的基础上,通过界面上的扩散与再结晶冶金反应实现连接的固态焊接方法,异种材料熔点差异对焊缝的影响较小,因此可以用于焊接异种金属 [19]。由于在摩擦焊过程中焊接时间较短,母材通常不熔化,焊缝为锻造组织,接头不会产生熔焊所有的一系列缺陷和焊接脆化现象。摩擦焊的这种优点特别适用于异种金属及用熔焊难以焊好的材料的焊接[20]。来~自^751论+文.网www.751com.cn/
1.4.2连续驱动摩擦焊技术的原理
连续驱动摩擦焊接是最典型的摩擦焊接方法,其原理是在摩擦压力的作用下被焊界面相互接触,通过相对运动进行摩擦,使机械能转变为热能,利用摩擦热去除界面的氧化物,在顶锻力的作用下形成可靠接头。在进行连续驱动摩擦焊时是一个焊件不转动,另一个焊件被驱动到恒定转速N,在不转动焊件上施以轴向压力F1推向转动工件,两焊件相接触过程开始,转速仍保持不变,经过一定时间后,界面温度达到材料锻造温度范围,转动焊件脱开驱动并制动,转速从N降至零,在制动过程中轴向压力增大至F2进行顶锻,使界面金属产生塑性变形并保持到焊件冷却,在顶锻中界面热塑性材料被挤出界面形成飞边 [21]。
1.4.3连续驱动摩擦焊技术的特点
连续驱动摩擦焊工艺特点由于连续驱动摩擦焊过程中热输入相对于熔焊过程较小,接头部位不存在金属熔化,是一种固态焊接过程,能保持母材的冶金性能。其主要优点如:
1)焊缝是在塑性状态下挤压而成,避免了熔焊时熔池凝固过程产生的裂缝、气孔等缺陷;