Principio de la soldadura por fricción y agitación La soldadura por fricción y agitación se refiere al uso de la rotación de alta velocidad de la herramienta de soldadura y el calor por fricción de la pieza de trabajo para hacer que el material de soldadura sea plástico local, cuando la herramienta de soldadura a lo largo de la interfaz de soldadura avanza, el material plastificado en la herramienta de soldadura fricción Desde el frente de la herramienta de soldadura hacia atrás, y en la extrusión del material de soldadura para formar una soldadura de fase sólida densa. Términos comunes explicados (1) Lado de avance (AS) y Lado de retroceso (RS): La soldadura es dividido en dos lados por medio de fricción y centro de soldadura por fricción. Está determinado por la dirección de rotación de la herramienta de soldadura y la dirección de avance. En el lado frontal de la soldadura, la dirección de rotación de la herramienta de soldadura es consistente con la dirección de avance de la herramienta de soldadura. En el lado posterior de la soldadura, la dirección de rotación de la herramienta de soldadura es opuesta a la de la herramienta de soldadura. Función: parte del material fluye hacia adelante en el lado delantero y parte del material fluye hacia atrás y se produce una mezcla más grande. en el lado. El material en el lado posterior fluye solo hacia atrás y parte del material ingresa al lado delantero. El metal plastificado en la parte superior de la herramienta de soldadura fluye principalmente hacia abajo, y el metal plastificado en la parte frontal e inferior de la herramienta de soldadura fluye principalmente a lo largo del lado de soldadura desde la parte trasera hasta la parte delantera. El metal plastificado en la parte superior de la herramienta de soldadura tiene hacia adelante y hacia arriba La tendencia del flujo, cerca del medio de la herramienta de soldadura cerca del metal plastificado hacia abajo, flujo hacia atrás. (2) herramienta de soldadura o cabezal de soldadura (herramienta de soldadura): fricción soldadura por agitación para la herramienta especial llamada herramienta de soldadura por fricción, denominada cabezal de soldadura o mezclador. Soldadura por fricción-agitación por la composición de aguja (Pin) y hombro (Shoulder), ambos conocidos como mezclador de aguja y hombro. Función: Eje – Proporciona la energía térmica necesaria para plastificar el material en la zona de soldadura por fricción. La forma del extremo del eje es cóncava para garantizar que el material de ablandamiento que se encuentra debajo esté sujeto a la fuerza hacia adentro durante el proceso de soldadura y se acumule, evitando que el material plastificado se desborde de la zona de soldadura y forme la parte posterior de la cavidad para llenar , para asegurar una buena formación de la soldadura. Aguja mezcladora: además de la fricción a través de la provisión de una parte del calor requerido, el principal da?o mecánico al material base original que se va a soldar y el área circundante por una fuerte agitación, lo que resulta en el acoplamiento de la superficie y el material cerca del mezcla completa, la formación de una gran deformación característica de los granos finos equiaxiales compuestos por núcleos de soldadura. (3) Zona de pepita de soldadura, WNZ: la parte central de la soldadura se denomina región central, que tiene una deformación plástica significativa y recristalización dinámica completa bajo la fuerte fricción de la herramienta de soldadura. Microestructura de Granos Axiales.(4) Zona Térmica-Mecánicamente Afectada (TMAZ): El área periférica de la WNZ adyacente es TMAZ, la cual sufre deformación plástica y recristalización parcial bajo el calor de la herramienta de soldadura para formar una microestructura compuesta de alambres doblados y alargados. organización de granos.(5) Zona Afectada por el Calor (HAZ): Parte del área fuera de la TMAZ es HAZ, que no está sujeta a agitación mecánica por la herramienta de soldadura. Solo el fenómeno del crecimiento del grano ocurre bajo la acción del calor por fricción, formando una microorganización relativamente gruesa. El proceso de soldadura por agitación por fricción se muestra en la Figura 1, la microestructura de la distribución se muestra en la Figura 2. Figura 1 Diagrama esquemático de la soldadura por agitación por fricción Figura 2 Composición del área de microestructura de la junta (BMZ es el material base) Las ventajas de la soldadura por fricción: soldadura FSW a través de la deformación plástica y la recristalización dinámica, la microestructura de grano fino y fino, sin derretir las dendritas. En comparación con el método de soldadura tradicional, no hay salpicaduras ni humo, no hay elementos de aleación quemados, grietas y poros y otros defectos, no es necesario agregar alambre de soldadura ni gas protector; En las propiedades mecánicas de las juntas de soldadura, la soldadura TIG y MIG tiene ventajas obvias. La conexión de materiales de metales no ferrosos como aluminio, magnesio, zinc, cobre, etc., en términos de métodos de soldadura, propiedades mecánicas de las juntas y eficiencia de producción. FSW ha demostrado una superioridad incomparable en otros métodos de soldadura. Aplicación de soldadura por agitación por fricción Recientemente, la aplicación exitosa de materiales FSW son aleaciones de Al, aleaciones de Mg, plomo, zinc, cobre, acero inoxidable, acero con bajo contenido de carbono y otros materiales similares u otros materiales, agitación por fricción la soldadura se utiliza principalmente en aeroespacial, aviación, construcción naval, vehículos y energía nuclear y otros campos. Aviación: Boeing por primera vez invirtió 15 millones de dólares estadounidenses, desde el proceso GMAW hasta el proceso FSW, la tasa de defectos de soldadura se redujo en 10 veces, el rendimiento del producto aumentado en 30% o más. El uso de aeronaves de soldadura por fricción y agitación se ha retirado en Boeing. Barco: China Aviation Industry Beijing Foster Technology Co., Ltd. éxito de investigación y desarrollo independiente del primer barco de China con equipo de soldadura por fricción y agitación de pared reforzada, el dispositivo se puede soldar a lo largo 12 m, ancho 6 m, espesor de aleación de aluminio de 12 mm con una pared, para satisfacer las necesidades de desarrollo de nuevos barcos de misiles de la Armada china. La industria del automóvil: la conexión de la puerta del automóvil se ha utilizado conexión de tecnología de soldadura por fricción, el efecto es bueno, como se muestra en Figura 3. Figura 3 Conexión FSW de puertas de automóviles Dirección de desarrollo de soldadura por fricción y agitación (1) Tecnología compuesta de soldadura por fricción y agitación del movimiento alternativo; Al mismo tiempo, la Figura 5 para el diagrama esquemático de soldadura por fricción oblicua, el principio es el uso de un cabezal mezclador asimétrico para lograr la soldadura por fricción y agitación. Durante el proceso de soldadura, existe un ángulo de inclinación entre el eje central del cabezal de agitación y el eje central de rotación de la máquina de soldar, para lograr una agitación oblicua de la soldadura. soldadura por agitación(2) tecnología de modificación de la fricción por agitaciónIncluyendo la modificación directa de la superficie y la modificación del material de fundición. El principio de la modificación directa de la superficie es frotar la superficie de la pieza de trabajo con el agitador que solo tiene el hombro sin agitar la aguja. El área a través de la cual pasa el cabezal de agitación es para formar una capa modificada en la superficie, que puede modificarse en la superficie.工藝, 2003, (4):23-29.[2]欒國紅, 郭德倫. [J].航空制造技術(shù)2014, (17):71-75.
Fuente: Meeyou Carbide