攪拌摩擦焊(FSW)作為一種固相連接技術(shù)，具有焊接效率高、焊接變形小、能耗低、設(shè)備簡單、焊接過程安全等一系列優(yōu)點。經(jīng)過30多年的發(fā)展，F(xiàn)SW已經(jīng)在航空航天、軌道交通、船舶運輸?shù)阮I(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。
▲攪拌摩擦焊
FSW的應(yīng)用場景
在節(jié)能、環(huán)保的大背景下，汽車、飛機、高鐵、船舶逐漸向輕量化的方向發(fā)展，以鋁合金為代表的輕合金由于具有密度低、剛度高、耐腐蝕性強、加工性能好等優(yōu)良特性，逐步取代鋼鐵成為了運輸機械的主要結(jié)構(gòu)材料。隨著高性能鋁合金的相繼問世，各國都在大力推動鋁合金加工成形技術(shù)的研究與發(fā)展。
以汽車制造領(lǐng)域為例，傳統(tǒng)燃油汽車車身結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用鋼鐵材料，隨著新能源汽車的發(fā)展，續(xù)航里程成為顧客使用體驗的主要影響因素。在目前技術(shù)條件下，提升汽車的輕量化水平是增加新能源汽車續(xù)航里程的一個有效可行的方式，因此輕質(zhì)材料獲得了越來越多的應(yīng)用。
PART02、FSW技術(shù)特點
在鋁合金結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)焊接過程中，由于其熱膨脹系數(shù)大，焊接時極易產(chǎn)生變形，為了防止變形，鋁合金在焊接過程中產(chǎn)生氣孔、熱裂紋等缺陷。為了解決鋁合金焊接時出現(xiàn)以上的問題，研究人員提出了一種新的固相焊接方法：攪拌摩擦焊。
▲FSW原理示意圖
攪拌摩擦焊，焊接過程中母材不發(fā)生熔化和凝固過程，為此避免了鋁合金熔化焊中因材料熔化及凝固過程而帶來的氣孔、裂紋及合金元素?zé)龘p等問題，從根本上解決了鋁合金焊接難題。同時，攪拌摩擦焊類似于鍛造的壓力加工過程，最終形成致密的鍛造組織，不同于熔化焊形成的鑄造組織接頭，接頭力學(xué)性能（強度、塑性、疲勞性能等）明顯優(yōu)于傳統(tǒng)熔化焊。
PART03、北京新興日祥提出的解決方案
攪拌摩擦焊以其技術(shù)優(yōu)勢，迅速得到了廣泛應(yīng)用，但在焊接過程中也會遇到未熔合、裂紋等缺陷問題，極大影響了汽車、飛機、高鐵、船舶的安全，甚至造成嚴重的經(jīng)濟損失。針對攪拌摩擦焊如何進行精準(zhǔn)檢測的難題，北京新興日祥推出了無損檢測解決方案，可以有效解決攪拌摩擦焊缺陷檢測諸多問題。
01. 攪拌摩擦焊車身焊縫檢測案例
攪拌摩擦焊車身焊縫檢測方案 主要針對汽車、高鐵等領(lǐng)域，鋁合金攪拌摩擦焊缺陷的檢測。這類檢測涉及交通安全，因此對檢測的效率和精度要求都很高。
▲客戶提供的鋁合金工件
北京新興日祥在檢測方案中采用Omniscan SX或X3相控陣探傷儀，搭配10L32-A10探頭，這種解決方案使用全聚焦相控陣主機與檢焊縫探頭，提高了探測攪拌摩擦焊未熔合或裂縫的性能。我們還可為用戶提供一些特別設(shè)計的薄型楔塊，從而更進一步完善了這種解決方案。
▲檢測的第二種鋁合金工件
【檢測的工件情況】
材質(zhì)：鋁合金，厚度 4mm
結(jié)構(gòu)：摩擦焊試件帶支撐結(jié)構(gòu)
焊縫寬度：14mm
【檢測結(jié)果】
在橫通孔和表面刻槽一面進行檢測，結(jié)果如下圖：
從下圖 C 掃描和扇掃描圖像清晰地看到橫通孔缺陷。
▲缺陷圖形顯示
從下圖 C 掃描和扇掃描圖像可以清晰地看到表面刻槽缺陷，缺陷長度 11.36mm
在不同位置表面刻槽一面進行檢測，結(jié)果如下圖：
從下圖 C 掃描和扇掃描圖像可以清晰地看到不同位置的表面刻槽缺陷，缺陷長度分別為11.42mm，9.65mm 和 9.21mm。
結(jié)論
02. 摩擦焊接PA檢測應(yīng)用方案
檢測工件：
客戶主要檢測是否存在未融合的缺陷，如下圖
檢測設(shè)備方案：
主機：Omniscan SX或X3相控陣探傷儀
配置：Cobra Scanner
5DL16-12x5-A25-P-2.5-OM
檢測工藝制定：
由于需要檢查90度的焊接斜面，A25型縱波（DLA-TRL ）
聚焦法則30-89 度，根據(jù)工件的尺寸留出合適的步進偏移量
檢測效果：
結(jié)論
03. 綜合制造領(lǐng)域檢測方案
由于在輕質(zhì)材料及異種材料連接上的天然優(yōu)勢以及良好的綜合成本，所以攪拌摩擦焊在綜合制造過程中正發(fā)揮越來越重要的作用。業(yè)內(nèi)人士一般使用無損檢測探傷儀來進行檢測焊接情況，比如北京新興日祥代理的Evident OmniScan X3就是適用于焊縫檢測的探傷神器。
附件：攪拌摩擦焊探頭+楔塊
樣件描述：攪拌摩擦焊焊縫樣板 3 塊
在整個 C 掃上都有顯示
測量間隙寬度 4.1mm
正面：測長 15.7mm，
正面：溝槽測長:110mm
04. 攪拌摩擦焊集成系統(tǒng)
攪拌摩擦焊相控陣檢測系統(tǒng)集成設(shè)備FOCUS PX
Evident提供一套完整的高級相控陣集成解決方案，可以滿足您苛刻的檢測要求。這套解決方案包含以下設(shè)備和軟件：一種性能強大且可擴展的采集設(shè)備：FOCUS PX；一款強大的數(shù)據(jù)采集和分析軟件程序：FocusPC；三個軟件開發(fā)包（SDK）：FocusControl、FocusData和OpenView，可使您基于自己的應(yīng)用自行定制軟件界面，并通過對FocusPC的控制，實現(xiàn)全自動檢測操作。
其很高的數(shù)據(jù)傳輸速率，可以使用戶在不降低檢測速度的情況下，檢索未壓縮的A掃描。FOCUS PX的可擴展性架構(gòu)可以將多4臺儀器并聯(lián)在一起使用。這樣就可使用戶從一個檢測站對高級多探頭配置進行驅(qū)動，從而在單次檢測中覆蓋焊縫區(qū)域。
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