釬焊工藝靈活，焊接變形小，可成批生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高 ，但存在接頭強(qiáng)度低，對(duì)零件加工和裝配要求高的問(wèn)題，盡管可以通過(guò)前期控制冷板蓋板及底板零件精度來(lái)保證冷板的裝配效果，但釬焊加熱過(guò)程中結(jié)構(gòu)的變形使蓋板與冷板底板之間形成了復(fù)雜的配合效果，最顯著的問(wèn)題是冷板整條焊縫的配合間隙不一致，難以保證復(fù)雜的曲線焊縫得到一致的連接深度和強(qiáng)度，同時(shí)釬焊過(guò)程中部分釬劑釬料極易滲流到液流通道中占據(jù)水道截面，從而影響冷板的流量。

隨著電子產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)不斷提高，各種元器件的集成度也大大提高，冷板表面元器件的貼裝方式從單面逐步發(fā)展到雙面，這就要求冷板在釬焊后對(duì)包括釬縫表面的上下面進(jìn)行銑加工，以達(dá)到一定的貼裝平面度要求，由于釬焊縫上部致密的圓角釬縫被加工去除帶來(lái)了冷板的泄漏問(wèn)題，因此雙面貼裝液冷冷板的報(bào)廢率一直持續(xù)不下。

2.1 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

攪拌摩擦焊技術(shù)是一項(xiàng)固相連接技術(shù)，與釬焊方法相比，該焊接方法不需焊料、焊劑，不會(huì)出現(xiàn)冷板水道的異物堵塞現(xiàn)象，將攪拌摩擦焊技術(shù)應(yīng)用于鋁合金液冷冷板構(gòu)件的焊接可以解決釬焊工藝存在的以下技術(shù)問(wèn)題。

1.釬焊結(jié)構(gòu)冷板釬縫強(qiáng)度低，攪拌摩擦焊焊縫可達(dá)到或接近母材強(qiáng)度。

2.釬焊結(jié)構(gòu)冷板焊縫致密性欠佳，攪拌摩擦焊工藝可保證整個(gè)焊縫接頭獲得均勻一致的焊接深度和鍛造態(tài)的致密焊縫組織，保證了冷板雙面加工后的焊縫的密封性。

3.釬焊冷板材料僅限于6063及3A21鋁合金材料，采用攪拌摩擦焊工藝后可采用高強(qiáng)度鋁合金材料制造冷板。

4.冷板釬焊前后需要嚴(yán)格清洗，攪拌摩擦焊焊前不需要嚴(yán)格的表面清洗去除氧化膜， 焊后無(wú)需清洗，簡(jiǎn)化了冷板制造工藝。

2.2 冷板攪拌摩擦焊主要技術(shù)問(wèn)題

1.冷板攪拌摩擦焊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工藝性研究：

由于攪拌摩擦焊過(guò)程中要求對(duì)工件施加一定的壓力，因此待焊工件必須具有一定的剛性，攪拌摩擦焊較適合實(shí)體構(gòu)件的焊接，對(duì)于鋁合金冷板這種內(nèi)部有空腔結(jié)構(gòu)的非實(shí)體構(gòu)件焊接時(shí)較大的Ｚ向壓力容易導(dǎo)致焊縫隧道及局部塌陷，從而造成焊縫缺陷及內(nèi)腔成形不良。

通過(guò)對(duì)不同結(jié)構(gòu)比例的冷板接頭試件進(jìn)行攪拌摩擦焊焊接試驗(yàn)，全面考察冷板焊縫成形效果，尤其將冷板各個(gè)技術(shù)特征部位，如蓋板轉(zhuǎn)角，攪拌頭引入處、引出處進(jìn)行解剖觀察，最終掌握了攪拌摩擦焊工藝下的冷板接頭形式和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比例，如圖４在正確的焊接工藝參數(shù)下可獲得滿意的冷板焊接效果。

觀察圖５冷板Ｘ射線無(wú)損探傷底片，冷板內(nèi)腔隧道均勻一致，隧道邊緣成像清晰，無(wú)任何異物和焊縫缺陷，內(nèi)部彎曲轉(zhuǎn)角處成形理想。

2.冷板攪拌摩擦焊焊縫成形及變形狀況：

攪拌摩擦焊后的鋁合金冷板表面焊縫特征與熔焊和釬焊焊縫明顯不同，焊接過(guò)程中在軸向頂鍛壓力及攪拌頭軸肩的作用下，焊縫表面向下有0.2～0.5ｍｍ的下壓量，可通過(guò)在冷板蓋板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中加入一定的尺寸余量進(jìn)行補(bǔ)償。

盡管攪拌摩擦焊屬于固相焊接，焊接溫度相對(duì)較低（小于490℃），但由于冷板焊縫集中在冷板單側(cè)面，焊后表面仍有一定的平面變形，變形大小與冷板蓋板厚度、焊縫布局密集程度有直接關(guān)系，焊接變形可通過(guò)焊后機(jī)械校正或熱校平進(jìn)行矯正，焊接過(guò)程中采用剛性?shī)A具夾持可改善冷板平面度。

3.攪拌摩擦焊焊后匙孔的處理：

由于攪拌摩擦焊焊后攪拌頭的回抽，難免在冷板焊縫末端留有"匙孔"，對(duì)于冷板收尾部分的焊接匙孔可采用以下工藝措施解決：

1. 引出板將匙孔引出并加工去除

2. 攪拌摩擦塞焊補(bǔ)焊

3. 將匙孔留在冷板待加工的減輕孔及安裝孔的位置。

3.1 冷板接頭組織

圖6a為6063鋁合金冷板母材的金相組織， 圖6b為鋁合金冷板攪拌焊接頭的金相組織。

由于攪拌摩擦焊過(guò)程中熱輸入少，鋁合金導(dǎo)熱性良好，冷板攪拌摩擦焊接頭不存在明顯的熱影響區(qū)，無(wú)晶粒長(zhǎng)大的現(xiàn)象，熱影響位置具有與母材相同的微觀組織；焊縫區(qū)晶粒尺寸遠(yuǎn)小于母材晶粒尺寸，因此接頭強(qiáng)度高。

3.2 冷板壓力試驗(yàn)

將攪拌摩擦焊的鋁合金冷板進(jìn)行打壓試驗(yàn)和流量檢測(cè)。

冷板加載1.5Ｍpa，15min后冷板表面無(wú)突起變形，焊縫無(wú)滲漏，冷板流量達(dá)標(biāo)；連續(xù)加載到4Ｍpa冷板仍保持良好工作狀態(tài)。

攪拌摩擦焊工藝焊接鋁合金時(shí)，具有接頭強(qiáng)度高、焊接變形小、焊縫一致性強(qiáng)、 密封性能好且易于實(shí)現(xiàn)不同牌號(hào)鋁合金焊接等優(yōu)點(diǎn)，可用于高性能鋁合金構(gòu)件的焊接。

采用合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝參數(shù)可獲得焊縫成形美觀、密封性良好的鋁合金液冷冷板；冷板收尾的匙孔問(wèn)題可以通過(guò)塞焊、引出板等工藝措施方法予以解決。

攪拌摩擦焊的雙面加工冷板密封及承載性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)設(shè)計(jì)要求，質(zhì)量穩(wěn)定，產(chǎn)品合格率可達(dá)95％以上。