为了连接两个铝零件,理论上,你可以把一个放在另一个上面等100年。两者最终将形成固态键。金属自然要相互连接。

这是固态焊接工艺的基础,固态焊接工艺依靠热量和压力连接金属零件而不熔化材料。光谱的一端是扩散键合。当零件被加热到熔化温度的50%到75%时,轴向力被施加到零件上。随着时间的推移,每个部分中的原子相互穿插,形成固态键。零件之间没有相对运动,但这个过程可能需要几分钟到几个小时。

另一方面是摩擦焊接。这种方法不需要外部热源。相反,轴向力和线性或旋转运动被应用到零件上。摩擦去除表面氧化物并将界面处的金属加热到塑性状态。当零件开始打乱时,金属共享电子并相互结合。此时,运动停止,施加额外的轴向力,完成焊接。根据零件尺寸、材料和自动化程度的不同,这一过程所需时间较短(3到18秒),但需要大量的零件间相对运动。

在这个连续体的中间是一种叫做低力摩擦焊接的新技术。该技术由俄亥俄州哥伦布市的工程服务公司EWI和密歇根州南本德市的摩擦焊接专业制造技术公司共同开发,低力摩擦焊接能够保证更快的循环时间、更少的毛边和材料消耗、更紧密的焊接公差和更精确的零件定位。设备也更小更便宜。

制造技术公司总裁兼首席执行官Dan Adams解释说:“如果我们使用外部热源来提高界面温度,我们就不再需要大的力来产生加热界面所需的摩擦。”“我们使用的是外部热量,只应用少量的相对运动来加速过程。我们在用很小的力进行摩擦焊接"

与传统的摩擦焊接一样,新工艺不需要填充金属、焊剂或保护气体。它可以连接相似和不同的金属,并且具有高度的可重复性。这个过程可以用来组装大零件,如车轴,和小零件,如发动机气门。

低力摩擦焊接的一个主要优点是它产生很少或没有闪光。采用常规摩擦焊连接的零件在连接周围会有闪光。虽然闪光不会影响关节功能,但它可以是一个美学关注。因此,制造商通常选择去除闪光灯或设计部件隐藏或包含闪光灯。

这不是低力摩擦焊接的问题。通过改变应用于零件的热量和运动量,工程师可以限制飞边,从而很少或根本不需要后期加工。

亚当斯说:“通过低力摩擦焊接,你可以制造出非常低的镦粗焊缝,它们呈现出更多的凸起形状,而不是传统摩擦焊接通常产生的闪光卷曲。”。

例如,如果使用常规摩擦焊接加入两个金属管,则工程师可能需要在接头的外径和内径上移除闪光卷曲。这可能是复杂和昂贵的。随着低力摩擦焊接,关节可能只是膨胀。

亚当斯说:“如果你选择去除闪光,我们可以创建一个更容易去除的闪光几何体,通过操纵预热、力和相对运动参数。”这对于钻杆或液压缸杆等应用尤其有用。”

在航空航天应用中,将叶片焊接到圆盘上时,闪光较少也是一个好处。”当你用线性摩擦焊接把刀片连接到圆盘上时,你会留下锯齿状的闪光带。笨重的飞边减少了工具空间,增加额外的叶片尤其是最后的叶片更加困难如果使用低摩擦力焊接将叶片连接到阀盘,则会产生一个凸起,该凸起包含在焊环中。凸出的部分更小,也不那么突出,这样以后加工起来就容易多了。它还为工具腾出了空间。”

低力摩擦焊接也比传统的摩擦焊接快。在某些汽车应用中,该过程可以减少多达32%的循环时间。

最后,焊接前用于加热零件的相同能源也可用于焊接后的总成热处理。这可以避免需要热处理炉进一步向下的生产线。