7050铝合金文档

7050铝合金是一种可热处理强化的超硬铝合金材料,熔铸方便,成形性好,具有良好

的综合性能。由于铝合金弧焊时焊缝经常会产生气孔、裂纹、咬边等缺陷,特别是对于热处

理强化的超高强铝合金,其弧焊焊接性更差,极易出现热裂纹,严重阻碍了7050铝合金在工

业中的应用[1]。搅拌摩擦焊(FSW)作为一种高效、优质、环保、低成本的新型焊接方法[2]

对7xxx系高强铝合金可以进行很好的焊接。本文选取8mm的7050-T7451铝合金板进

行单道对接搅拌摩擦焊实验,并对接头的组织和力学性能进行了分析。1实验方法焊接试验

用材料为8 mm厚的7075-T7451铝合金,搅拌头材料采用H13热作模具钢。化学腐蚀液

为15mlHCl+1mlHF+2.5mlHNO3+95mlH2O;在显微镜OptelicsTMS130下观察焊合区

的组织特征;在CSS-44100电子万能试验机上进行拉伸试验;在HX-1000显微硬度计上进

行硬度测量。2实验结果及分析2.1焊接接头的微观组织形貌从图1所示焊接接头横断面

的宏观形貌可以看出,接头明显存在四个区域,即中心的焊核区(A区)、焊缝两侧的热机影响

区(B区)、热影响区(C区)

2524-T3铝合金是目前综合性能较好的飞机蒙皮用铝合金,已广泛应用于B777和

A380等新一代民航飞机。

进入21世纪以来，欧美航空制造业就掀起了搅拌摩擦焊飞机结构制造技术研究和应

用推广热潮。美国Lockheed Martin公司和波音公司在C-130J、C-17大型军用运输机货

舱地板制造中，率先采用了挤压型材搅拌摩擦焊连接方案。

2009年7月，国内两大飞机制造厂委托我公司进行XX飞机物理样机斜台地板组件及

货舱地板组件的搅拌摩擦焊生产制造。

XX飞机是目前我国航空发展史上规模最大、技术难度最高、协作面最广的一项复杂系

统工程。自2007年下半年起，北京赛福斯特技术有限公司便开始致力于该飞机机身蒙皮

和地板材料的搅拌摩擦焊技术研究。科研人员进行了系统的搅拌头设计与工艺开发，开展

了多种厚度规格材料的搅拌摩擦焊工艺试验参数优化，经过刻苦攻关与不懈的努力，接连

取得突破，成功地实现了1.6mm厚2024-T3、2524-T3 铝合金，3.0mm、3.5mm、4.0mm

厚7050-T7451铝合金板材的高质量搅拌摩擦焊对接，接头拉伸强度达到母材强度的90%、

接头疲劳性能达到与母材相当的水平。此外，在接头腐蚀性能、焊接变形控制、焊接收缩

量等方面均取得了丰富且可靠的试验数据。

经过前期的实验积累，针对此次XX飞机物理样机搅拌摩擦焊接项目，在项目总指挥

及总师的领导下，科研人员结合地板零件材料的结构和尺寸特点，前期专门截取型材进行

焊接参数复验、测量焊接收缩量，提供最终的焊接参数、零件加工预留量。并进行多次的

滚压及振动去应力试验，最终确定零件的去应力方法。此外，专门开展了搅拌头的寿命测

试，通过改进结构设计、选用新材料制作搅拌工具，进行多次反复的焊接试验，确定最终

焊接用搅拌头的选材及形貌。

机械设计人员在原有型材拼接搅拌摩擦焊设备上进行改造，提高了设备焊接精度和能

力，增加了焊接过程的视频监控与过程控制，并且重新设计和制造了焊接液压矫形机构，

实现焊接过程的动态焊接收缩补偿和结构矫形；同时针对地板型材结构，专门设计制造了

8套工装夹具，保证了地板焊接的顺利完成。

工程技术人员在项目调度师的现场协调下，利用最终确定的焊接工艺数据及其他指标，

排除万难、加班加点抓进度、保质量，最终解决了一个个难题，将变形量控制到最小水平，

按计划节点准时完成了制造任务，准时交付客户，且各项质量检测均达到合格标准。

XX飞机物理样机地板搅拌摩擦焊生产制造，体现了北京赛福斯特技术有限公司搅拌摩

擦焊技术雄厚实力，标志着我国搅拌摩擦焊飞机结构制造技术研究向工程化应用的迈进，