美軍以高科技鉚接機(jī)技術(shù)制造新型艦艇

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美軍以高科技鉚接機(jī)技術(shù)制造新型艦艇，美國海軍將采用創(chuàng)新的攪拌摩擦焊接技術(shù)制造全鈦艦艇，這是美國海軍研究局基金資助的項(xiàng)目。該項(xiàng)目承包商最近完成了工業(yè)上最長的欽合金板的攪拌摩擦焊接，計(jì)劃今年夏天完成全鈦船體的制造。艦艇甲板用的鈦合金厚板的攪拌摩擦焊焊縫長達(dá)17英尺以上。
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    研究局項(xiàng)目負(fù)貴人表示，這種快速有效的攪拌摩擦焊接技術(shù)是鈦結(jié)構(gòu)件的低成本制造技術(shù)。鈦及其合金由于高強(qiáng)、輕量和耐腐蝕而成為船體和其它結(jié)構(gòu)體的理想材料。海軍艦艇如果用鈦建造，那它在同等體積下質(zhì)量更輕、載重更多，且無腐蝕運(yùn)行。然而，鈦的成本很高，是鋼的9倍以上，技術(shù)難度大，造價(jià)昂貴，制造工業(yè)一般避用它。不過，這種情況也許不會(huì)持續(xù)太久。美國新奧爾良大學(xué)造船工程學(xué)院與德事隆海陸系統(tǒng)公司的研究員正在驗(yàn)證制造全鈦船體的可行性。他們利用低成本海洋級(jí)鈦和攪拌摩擦焊接技術(shù)建造一個(gè)20英尺(6m)長由6塊鈦厚板構(gòu)成的主甲板，作為海軍實(shí)驗(yàn)艇技術(shù)研究的一部分。

- E+ j, I* j" Q. z' p    攪拌康擦焊是鉚接機(jī)利用一個(gè)旋轉(zhuǎn)的圓柱體工具產(chǎn)生的摩擦熱把2塊金屬件壓焊在一起。高速旋轉(zhuǎn)的工具產(chǎn)生的摩擦熱把2塊金屬件的連接部分加熱到“熱塑化”狀態(tài)，但未熔化。當(dāng)圓柱體工具往下壓制接縫時(shí)，2塊金屬件的“熱塑化”部分，沿著旋轉(zhuǎn)工具的移動(dòng)軌跡揉合在一起，形成焊接接頭。攪拌摩擦焊接技術(shù)適用于大多數(shù)鋁合金的焊接，但鈦的焊接難于采用這種技術(shù)，因?yàn)樗�需要很高的溫度，并且圓柱體工具材料的腐蝕和與鈦的反應(yīng)，削弱焊縫結(jié)合強(qiáng)度。研究人員采用為鈦開發(fā)的新攪拌摩擦焊接技術(shù)解決了這個(gè)問題。這項(xiàng)新技術(shù)的開發(fā)由美國海軍和空軍共同資助，擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)后轉(zhuǎn)讓給國家先進(jìn)制造中心(NCAM)，現(xiàn)時(shí)建造的船體結(jié)構(gòu)，焊縫長度已達(dá)70英尺(21m)以上，這是迄今為止已知鈦攪拌摩擦焊的最長焊縫。這一成果表明，攪拌摩擦焊接技術(shù)已有重大改進(jìn)，焊速高、制造時(shí)間短，焊點(diǎn)穿透深、結(jié)合牢固，焊縫無歪扭。
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, w3 S7 l2 H- O4 |2 O/ Y    專家們把這一成果歸因于圓柱體工具和工藝參數(shù)的有效設(shè)計(jì)：工具壽命長，工藝穩(wěn)定。美國海軍研究局為合作項(xiàng)目提供資金，包括般舶新材料研制，鈦攪拌摩擦焊工藝改進(jìn)，特別是經(jīng)濟(jì)上的可承受性。為保持海軍和海軍陸戰(zhàn)隊(duì)技術(shù)優(yōu)勢，該局為其提供所偏要的科學(xué)技術(shù)。