搅拌摩擦焊的搅拌头在实际生产中主要有几种磨损形式,表现和成因各不相同。
轴肩磨损是较常见的一种。轴肩与工件表面直接摩擦产生热量,磨损后表现为焊接线宽度逐渐变窄,焊缝表面出现沟槽。这一类通常可以通过更换轴肩修复,成本相对可控。
针部磨损影响塑化能力。针负责搅动材料使其塑化流动,磨损后塑化材料不足,焊缝底部会出现隧道孔或结合不良。这一类对焊缝强度影响较大。
螺纹齿崩缺是突然性的失效。螺纹齿在周期性载荷下累积疲劳,崩缺会让材料流动紊乱,焊缝表面出现鱼鳞纹状缺陷。因为是突发,通常在巡检中发现。
螺纹齿磨损是渐进式的,也是最隐蔽的。齿顶逐渐变圆,焊缝外观看起来仍然正常,但内部材料流动和结合强度在下降,往往要等拉伸试验不合格才发现。
影响寿命的因素可分为几类。焊接参数方面,转速与进给速度的组合决定单位长度焊缝的热输入和机械作用强度。材料方面,铸态铝材流动性差、摩擦系数高,磨损明显快于变形铝合金。板厚与焊缝长度是直接的消耗量纲。
作为参考,业内公开的寿命数据有:某类机型在3mm铝合金上焊具寿命约1500米;PCBN类工具在不锈钢和高强度钢上寿命可达65米焊缝,6mm厚板上约30次下压焊接;合成金刚石复合材料工具在铝连接中验证过10公里级别寿命和6米每分钟焊速。这些数据的测试条件各不相同,不能直接横向比较。
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