過(guò)去，缺乏耐高溫的混合頭

    攪拌摩擦焊的優(yōu)點(diǎn)是：(1)由于焊接可以在不熔化母材的情況下進(jìn)行(固相焊接)，焊接后變形和焊接缺陷少，因此可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本；(2)與熔焊相比節(jié)能；(3)不需要保護(hù)氣體；(4)噪音低，無(wú)灰塵。而且這種技術(shù)對(duì)于焊接異種材料也是非常有效的，所以引起了業(yè)界的極大關(guān)注，有望通過(guò)根據(jù)每個(gè)位置選擇合適的材料達(dá)到輕量化的效果*2。然而，正如本文開(kāi)頭所介紹的，在大規(guī)模生產(chǎn)中可用于攪拌摩擦焊的材料僅限于低熔點(diǎn)金屬。

    與液相焊——熔化焊熔化母材相比，攪拌摩擦焊具有較低的焊接溫度，因此通過(guò)設(shè)置焊接條件很容易控制焊接輸入熱量。因此容易減少金屬間化合物——的生成，導(dǎo)致焊接強(qiáng)度降低。通過(guò)減小金屬間化合物層的厚度，可以提高焊接部件的強(qiáng)度。在進(jìn)行攪拌摩擦焊時(shí)，如果攪拌摩擦焊攪拌過(guò)度，也會(huì)產(chǎn)生大量的金屬間化合物。

    攪拌摩擦焊過(guò)去僅限于低熔點(diǎn)金屬的原因是缺乏適合大規(guī)模生產(chǎn)的低成本、耐高溫的攪拌頭。鋁合金進(jìn)行攪拌摩擦焊時(shí)，一般采用工具鋼等鋼材制成的攪拌頭。用這種攪拌頭焊接鋼、鈦合金等高熔點(diǎn)金屬時(shí)，攪拌頭會(huì)在能軟化這些金屬的高溫區(qū)軟化，導(dǎo)致攪拌頭磨損嚴(yán)重。雖然已經(jīng)開(kāi)發(fā)了由非鋼材料如陶瓷和鎢錸合金制成的混合頭，但是這些混合頭的價(jià)格非常高，不適合大規(guī)模生產(chǎn)。

    鋼的新表面不用攪拌就能露出來(lái)

    本田開(kāi)發(fā)的攪拌摩擦焊接鋼和鋁合金技術(shù)用于連接鋼和鋁合金的重疊基材。它最大的特點(diǎn)是只攪拌鋁合金，不攪拌鋼(圖1下圖)。這樣，可以防止攪拌頭的溫度過(guò)高。

    鋼和鋁合金不攪拌鋼就能焊接在一起的原因是鋼和鋁合金之間形成了金屬結(jié)合。也就是說(shuō)，這項(xiàng)技術(shù)不攪拌鋼，而是去除鋼表面的涂層和氧化膜。通過(guò)這種方法，暴露出鋼的新表面，并在鋼和鋁合金之間形成金屬結(jié)合，通過(guò)攪拌提高其活性。這種金屬結(jié)合的存在使鋼和鋁合金融為一體。

    水進(jìn)入鋼和鋁合金之間后，發(fā)生雙金屬腐蝕(電偶腐蝕)。這項(xiàng)技術(shù)通過(guò)在鋼和鋁合金之間插入一層硅膜來(lái)防止這種現(xiàn)象。

    本田在面向北美市場(chǎng)的新“雅閣”的前副車架上采用了這項(xiàng)技術(shù)，取得了各種效果(圖2)。具體來(lái)說(shuō)，不僅重量比原來(lái)的鋼副車架減輕了25%，而且焊接時(shí)的功耗也降低了50%左右。此外，通過(guò)該技術(shù)改變了副車架和懸架的安裝部分的結(jié)構(gòu)，并且安裝部分的剛度增加了20%，從而有助于車輛運(yùn)動(dòng)性能的改善。通過(guò)新材料拓展應(yīng)用領(lǐng)域

    另一方面，東北大學(xué)、制造有限公司和金屬精密儀器有限公司開(kāi)發(fā)了能夠承受高溫的低價(jià)攪拌頭，從而擴(kuò)大了攪拌摩擦焊的應(yīng)用范圍(圖3)。攪拌頭所用材料由東北大學(xué)和制造有限公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)，該材料和攪拌頭(鑄件)的批量生產(chǎn)技術(shù)由制造有限公司和金屬精密有限公司成功開(kāi)發(fā).該攪拌頭可用于鋼、鈦合金、鋯合金等高熔點(diǎn)金屬的攪拌摩擦焊，計(jì)劃于2013年秋季上市。雖然金屬精密儀器表示“價(jià)格將在未來(lái)討論”，但估計(jì)將在可用于大規(guī)模生產(chǎn)水平的價(jià)格區(qū)間內(nèi)設(shè)定。