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搅拌摩擦焊进军汽车用铝合金零件制造

随着汽车工业的快速发展,铝材在汽车工业领域的开发和应用越来越广泛。世界各国汽车工业用铝合金材料的品种结构基本上属两大类,即铸造铝合金和变形铝合金。为满足汽车工业生产使用量的需求,提高生产效率,降低制造成本,目前,汽车工业选用铸造工艺生产铝合金零件较多,汽车用铝约四分之三为铸造铝合金。汽车用铸造铝合金以Al-Si系合金为主,所用铝铸件多采用压力铸造、低压铸造和金属型重力铸造工艺,其中压铸件占70%以上。

汽车悬架零部件所使用的合金以6061-T6为主。这是因为2×××系合金、7×××系的合金的强度虽然很高,但在盐碱地区发生点腐蚀的情况很多,在耐腐蚀性试验后确认2×××系合金、7×××系合金的疲劳强度都比6061合金低。因此,以6061合金为基础,在其中添加微量的Cu和适量的Mg、Si开发具有优良的耐蚀性,而且有较高的疲劳强度,同时成本较低的新型铝合金挤压型材压铸材料也是今后的发展方向。转向机构及制动器零部件由于形状的原因大多使用铝铸造产品。多数零部件必须能承受超过10MPa(100大气压)的压力,并有良好的耐腐蚀性和强度,需要开发具有这种特性及铸造性的优秀合金。

此外,考虑到制动器耐热的影响,要研发一种有良好铸造性能的Al-Cu系铸造合金。为了获得良好的综合性能以Al-Si系为基础开发新的铸造和压铸铝合金材料也是一个新的方向。搅拌摩擦焊接过程中在剧烈的搅拌、摩擦及锻压作用下,焊缝金属材料塑性软化,随着搅拌头的旋转由搅拌针的前沿向后沿转移,并在搅拌轴肩的作用下,受到挤压和锻造,最终得到了精细的锻造组织接头,由于整个焊接过程中被焊接金属材料没有经过“熔化-凝固”过程,所以得到的是优异的固相接头连接。搅拌摩擦焊缝组织中不存在热裂纹、液化裂纹、氢气孔等在熔化焊接工艺中经常存在的焊接缺陷;焊接接头可以采用对接、搭接或丁字接头等多种形式。

新材料、新结构的使用,需要采用新的连接技术,搅拌摩擦焊技术的发明恰好满足这种需求。目前,搅拌摩擦焊技术在汽车制造业中的应用主要包括以下两方面:1. 搅拌摩擦焊技术直接用于某些汽车零件的制造,如铝合金汽车轮毂、铝合金挤压型材、缝合坯料、电动汽车底盘零件、汽车电子控制单元(ECU散热器)等;2.搅拌摩擦焊接的延伸技术用于汽车零件的制造,如搅拌摩擦点焊用于汽车车门的焊接等。