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军事:中国这项技术积累15年迎井喷 相当于量产型大国工匠(2)

新浪军事 2017-12-05 12:58:36

  而搅拌摩擦焊最大的优势莫过于其本质是把机械能转化成焊接所需要的热能,所以可以用特定的公式相当准确的计算出焊接热及其引发的工件热变形,从而为事前的补偿和事后的纠正提供了几乎不依赖操作者经验的定量的依据,这是任何传统焊接工艺都望尘莫及的;基于同样的原因,搅拌摩擦焊设备的自动化也变得颇为容易,目前国内外都发展出了一系列搅拌摩擦焊设备和搅拌摩擦焊机器人;

  此外,搅拌摩擦焊不需要焊料,这节约了不少成本,因为高端焊料往往都是非常昂贵的。

  当然,搅拌摩擦焊也有不少局限性,如只适合焊接熔点相对较低的材料(如铝合金、镁合金或者铜合金);由于搅拌针要插入焊缝,焊接后必然留有一个小孔(近年来发展的伸缩式搅拌头可以解决此问题);工件需要以很大的紧固力固定在工作台上,并以很大的压紧力压紧,可能造成额外的变形;对于异形焊缝的焊接速度较慢,搅拌针和轴肩材料损耗速度较快等等。

  由于搅拌摩擦焊的这些特点,使其在问世不久之后就成为了航空航天制造领域的新宠儿,被广泛应用于大型薄壁结构的焊接领域。1998年,美国的波音公司从英国引进了该项技术,并成功用于德尔塔和大力神火箭的贮箱焊接;无独有偶,在波音公司研发生产的F-15战斗机和C-17运输机上,搅拌摩擦焊技术也得到了不少应用——C-17的载货斜坡地板和F-15的尾翼整流罩都是搅拌摩擦焊的杰作。

  C-17运输机的载货斜坡地板就是搅拌摩擦焊的杰作

  我国在紧跟美国从英国引进了搅拌摩擦焊技术之后,于2002年开始了相关设备的自主研发。迄今为止,我国已经发展了多种悬臂式和龙门式搅拌摩擦焊设备,搅拌针也实现了家族化和系列化。

  如我国自主研发的第一台搅拌摩擦焊设备的工作台尺寸就达到了1500mm×920mm,最大焊接厚度为15mm,主轴的转速和进给速度都实现了无级调速——转速范围为100r/min至3000r/min,而进给速度范围则为0到1300mm/min;主轴的最大倾斜角为5°,现已成功应用于多个国家重点型号的生产制造。

  此外,我国也紧跟国际潮流,开展了钛合金搅拌摩擦焊设备与工艺等基础性的预先研究,在多晶立方氮化硼(PCBN)搅拌针的生产工艺等关键与核心技术方面取得了不少进展,目前我国正在试验的钛合金搅拌摩擦焊的接头强度可达母材的90%,有望在不久的将来服务于我国的航空航天制造领域。

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