高效、固相焊接新技术搅拌摩擦焊
目前最先进的焊接工艺——搅拌摩擦焊
目前最先进的焊接工艺，搅拌摩擦焊，你知道原理吗搅拌摩擦焊是由英国焊接技术研究所于1991年发明的新型焊接技术，其原理如下图所示。
一根安装在主轴上的形状为蜗杆形式的搅拌针在一定压力下被插入焊缝位置，搅拌针的长度一般要比焊缝深度略浅，以此来保证主轴的轴肩能紧贴被焊接的工件表面。
当工件与搅拌针和轴肩摩擦生热，焊缝附近的材料会因受热产生严重的塑性变形，但是，并不是熔化，只是成为一种“半流体”的状态，随着主轴带动搅拌针沿着焊缝的走向进给，搅拌针不断把已经处于“半流体”状态的材料搅拌到身后，当主轴离开后，这些材料将冷却固化，从而形成一条稳定的焊缝。
大家都知道，以铝合金和镁合金为代表的轻质合金是航空航天器的主要结构材料之一。
然而这些轻质合金的可焊性都非常差，传统的各种熔焊工艺都无法从根本上杜绝热裂纹、气孔和夹渣等这些焊接缺陷的产生，需要靠操作者具有非常高超的技术和工艺才能保证焊接质量。
并且，熔焊的高温会产生大量热量和有毒的烟气，这对操作者的身体健康也造成了很大的威胁。
而搅拌摩擦焊的出现从根本上解决了这一系列问题。
其次，相较于传统熔焊工艺在焊缝附近形成重新铸造形态，搅拌摩擦焊由于主轴会给被焊接的工件部位施加一个很大的压力，所以在焊缝附近得到的是锻造形态，这种锻造形态组织比铸造形态组织致密得多，因而焊接后零件的机械性能也比传统熔焊工艺做出来的好得多。
而搅拌摩擦焊最大的优势体现在其本质是把机械能转化成焊接所需要的热能，所以可以用特定的公式相当准确的计算出焊接热及其引发的工件热变形的量，从而为事前的补偿和事后的纠正提供了几乎不依赖操作者经验的定量的依据，这是任何一种传统焊接工艺都望尘莫及的。
此外，搅拌摩擦焊不需要焊料，这节约了不少成本，因为高端焊料往往都是非常昂贵的。
当然，搅拌摩擦焊也有自身不少的局限性，比如，只适合焊接熔点相对较低的材料(如铝合金、镁合金或者铜合金);工件需要承受很大的紧固力固定在工作台上，并以很大的压紧力压紧，这可能造成额外的变形;对于不规则的异形焊缝的焊接速度较慢，搅拌针和轴肩材料损耗速度较快等。
搅拌摩擦焊工艺流程
搅拌摩擦焊工艺流程
《搅拌摩擦焊工艺流程》
搅拌摩擦焊是一种先进的固态焊接工艺，它通过在金属材料接触面上施加轴向力和旋转摩擦热量的方式来实现材料的固态连接。
这种工艺不需要填充材料，避免了传统的熔化焊接中出现的气孔和裂纹等缺陷，因此具有焊接接头强度高、焊接速度快、焊接质量稳定的优点。
搅拌摩擦焊的工艺流程一般包括以下几个步骤：
1. 准备工作：首先需要准备好待焊接的金属材料，确保表面清洁并且没有油污和氧化物。
同时还需要准备好搅拌摩擦焊设备，包括摩擦焊头和加工台等。
2. 对接材料：将待焊接的金属材料对接在一起，并设置合适的摩擦焊头位置和压力，以确保焊接接头的质量。
3. 开始摩擦热：启动设备，让摩擦焊头在两块金属材料的接触面上旋转摩擦，产生摩擦热。
同时施加轴向力，将两块金属材料紧密接触在一起。
4. 搅拌连接：在摩擦热的作用下，金属材料表面开始软化，搅拌摩擦焊头开始向两块材料之间折叠，将材料的粒子分布重新整合，实现固态连接。
5. 冷却固化：当搅拌连接完成后，停止摩擦热和轴向力，让焊
接接头自然冷却，使焊接接头固化并达到理想的焊接强度。
通过以上步骤，搅拌摩擦焊工艺可以实现金属材料的固态连接，无需添加额外材料，焊接接头的质量和性能更加稳定可靠。
在航空航天、汽车制造和核工业等领域，搅拌摩擦焊已经得到广泛应用，并展现出了巨大的潜力和市场价值。
铝合金搅拌摩擦焊技术研究及应用
铝合金搅拌摩擦焊技术研究及应用铝合金搅拌摩擦焊技术是一种高效、环保的焊接方法，在航空航天、交通运输、轻工制造等领域具有广泛应用前景。
本文将从工艺原理、研究进展、优势与挑战等方面进行分析，全面介绍铝合金搅拌摩擦焊技术的研究及应用。
搅拌摩擦焊是一种非传统焊接方法，它将工件接头通过旋转和外力压合的方式进行连接，并在摩擦热量和塑性变形的作用下实现焊接。
铝合金在搅拌摩擦焊过程中，由于高温和塑性变形，形成了均匀的焊接区域，焊缝强度和密封性良好。
与传统的焊接方法相比，铝合金搅拌摩擦焊具有以下几个优点：首先，搅拌摩擦焊无需外加焊接材料，避免了常规焊接中的焊剂使用和气体保护等问题。
这降低了成本，同时减少了环境污染。
其次，搅拌摩擦焊具有较高的焊接速度和效率。
焊接头变形均匀，焊接时间短，适用于大面积或长尺寸工件的焊接。
第三，搅拌摩擦焊对铝合金的应变硬化效应较小，减少了焊接区域的硬化现象，提高了焊缝的塑性和可靠性。
铝合金搅拌摩擦焊技术的研究进展日益丰富。
首先，针对不同铝合金材料和焊接条件，研究者通过调整焊接参数和其他工艺控制手段，优化焊接质量和性能。
例如，通过控制转速、下压力、摩擦时间等参数，可以实现理想的焊接接合。
同时，研究者还对焊接头几何形状、初始材料状态等因素进行改善和控制，提高焊接接合的可靠性。
其次，近年来，通过引入其他技术手段，如电流、激光、超声等，与搅拌摩擦焊相结合，可以进一步提高焊接接合的强度和质量。
例如，搅拌摩擦挤压焊技术将搅拌摩擦焊与挤压焊结合，对铝合金零件进行焊接加工，获得了良好的焊接接合。
此外，铝合金搅拌摩擦焊技术在实际应用中也取得了广泛成功。
在航空航天领域，搅拌摩擦焊被用于连接飞机结构件、涡轮叶片等零部件，取得了良好的焊接接合效果。
在交通运输领域，搅拌摩擦焊被广泛应用于铁路和汽车制造中。
在轻工制造领域，搅拌摩擦焊技术也被广泛应用于电子设备、电池等领域的制造。
然而，铝合金搅拌摩擦焊技术仍面临一些挑战。
焊工新技术,新标准
焊工新技术，新标准一、激光焊接技术激光焊接技术是一种利用高能激光束与材料表面相互作用，实现高效、高质量焊接的方法。
与传统的焊接技术相比，激光焊接具有能量密度高、焊接速度快、变形小、可焊接材料种类广泛等优点。
同时，激光焊接技术也存在着设备成本高、焊接工艺参数要求严格等缺点。
二、搅拌摩擦焊接技术搅拌摩擦焊接技术是一种新型的固相焊接技术，利用高速旋转的搅拌头与被焊材料表面相互作用，产生大量的摩擦热和塑性变形，从而实现材料的连接。
与传统的焊接技术相比，搅拌摩擦焊接技术具有焊接过程中不产生熔化、变形小、接头强度高等优点。
同时，搅拌摩擦焊接技术也存在着焊接速度较慢、搅拌头寿命较短等缺点。
三、电子束焊接技术电子束焊接技术是一种利用高能电子束轰击材料表面，使材料熔化并快速凝固实现焊接的方法。
与传统的焊接技术相比，电子束焊接具有能量密度高、焊接深度大、焊接质量高等优点。
同时，电子束焊接技术也存在着设备成本高、真空环境下操作等缺点。
四、高能束焊接技术高能束焊接技术是一种利用高能束流（如激光束、等离子束等）与材料表面相互作用，实现高效、高质量焊接的方法。
与传统的焊接技术相比，高能束焊接具有能量密度高、焊接速度快、变形小等优点。
同时，高能束焊接技术也存在着设备成本高、工艺参数要求严格等缺点。
五、复合焊接技术复合焊接技术是一种结合两种或多种焊接技术的优点，实现高效、高质量焊接的方法。
常见的复合焊接技术包括激光-电弧复合焊接、激光-MIG复合焊接等。
复合焊接技术可以充分发挥各种焊接技术的优势，提高焊接效率和质量。
同时，复合焊接技术也存在着设备成本高、工艺参数匹配难度大等缺点。
六、焊接自动化与智能化随着工业自动化和智能化的快速发展，焊工新技术在自动化与智能化方面也有着明显的进展。
现代焊接技术可以运用自动化控制、机器视觉和人工智能等技术进行精准控制和自动化操作，从而提高生产效率、稳定产品质量，同时也能减轻工人的劳动强度。
在智能装备领域，焊工机器人已广泛应用在汽车制造、航空航天和造船等行业，提高了生产效率和产品质量。
焊接工艺中的摩擦搅拌焊技术
焊接工艺中的摩擦搅拌焊技术摩擦搅拌焊技术在焊接工艺中的应用摩擦搅拌焊（Friction Stir Welding，FSW）技术，作为一种新兴的焊接工艺，正在逐渐得到人们的关注和认可。
它的出现不仅改变了传统焊接方法，还带来了许多优势和创新。
本文将从摩擦搅拌焊技术的原理、应用范围和未来发展等方面，探讨其在焊接工艺中的重要性和价值。
一、摩擦搅拌焊技术的原理摩擦搅拌焊技术是一种无熔区焊接方法，它利用回转的焊接工具，通过摩擦加热和搅拌的作用，将金属板材相互连接。
其原理主要包括以下几个方面：1. 摩擦加热：焊接工具通过与工件的摩擦产生热量，将工件表面加热至可塑性温度，但不达到熔点。
这种无熔区的加热方式是摩擦搅拌焊的特点之一。
2. 塑性流动：在摩擦作用下，金属材料开始发生塑性变形，产生较强的流动性，但保持了原有的晶体结构。
通过搅拌工具的旋转和推进，工件的材料被搅拌成连续的焊接接头。
3. 冷却固化：在搅拌过程中，焊接接头由于摩擦加热而达到可塑性状态，但在离开焊接工具后，温度迅速下降，接头被固化为连续的金属接合部分。
二、摩擦搅拌焊技术的应用范围摩擦搅拌焊技术以其独特的焊接原理和优异的性能，广泛应用于不同材料的焊接领域。
其主要应用范围包括以下几个方面：1. 航空航天领域：摩擦搅拌焊技术可以用于航空航天器件的连接，例如飞机翼板、舱壁、涡轮发动机叶片等。
这种焊接方法能够减少热输入，提高焊接质量和强度，减小了焊接变形和应力集中的问题。
2. 轨道交通领域：摩擦搅拌焊技术可以应用于轨道交通车辆的制造和维修。
例如，高铁列车的车体焊接、地铁车辆的连接等。
由于摩擦搅拌焊能够避免焊接变形和减小焊接缺陷，因此能够提高车辆的运行平稳性和安全性。
3. 汽车制造领域：摩擦搅拌焊技术可以应用于汽车车身的焊接。
与传统的焊接方法相比，摩擦搅拌焊能够提供更强的接头强度和密封性，同时还能够降低噪音和振动，提高车身的刚性和安全性。
4. 电子设备领域：摩擦搅拌焊技术可以用于电子设备的组装和连接。
镁合金搅拌摩擦焊
镁合金搅拌摩擦焊
镁合金搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding，FSW）是一种用于将镁合金板材或工件连接的焊接技术。
与传统的熔化焊接方法相比，搅拌摩擦焊具有以下特点：
1. 无熔化：搅拌摩擦焊是一种固相焊接技术，不需要将工件熔化。
焊接时，通过旋转和下压搅拌头，将材料加热至可塑性状态，然后搅拌头穿过接合界面，实现材料的连续混合和结合。
2. 低热输入：由于无需熔化材料，搅拌摩擦焊的热输入相对较低。
这有助于减少热影响区和变形，同时降低材料的热裂纹敏感性。
3. 强焊接强度：搅拌摩擦焊产生的焊缝是连续的，没有气孔和夹杂物，因此具有良好的焊接强度和密实性。
焊缝强度通常接近或甚至超过母材的强度。
4. 适用于不同镁合金：搅拌摩擦焊适用于各种镁合金，包括常见的AZ系列和AM系列合金。
它可以焊接薄板和厚板，以及不同合金之间的接头。
5. 焊接效率高：搅拌摩擦焊的焊接速度较快，一次焊接可以完成整个接头。
这种高效率的焊接过程可以提高生产效率和降低生产成本。
搅拌摩擦焊在航空航天、汽车制造、铁路交通等领域得到广泛应用，尤其是在需要轻量化和高强度要求的应用中，如航空航天结构、汽车车身等。
它被认为是一种先进的固态焊接技术，具有优异的焊接质量和可靠性。
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搅拌摩擦焊原理
搅拌摩擦焊原理：搅拌摩擦焊是一种先进的固态连接技术，主要利用搅拌摩擦过程的热量和机械力来实现材料的连接。
该技术在铝、铜、钢等各类金属材料的连接中均有广泛应用。
以下是对搅拌摩擦焊原理的详细介绍。
一、搅拌摩擦焊的基本原理搅拌摩擦焊的核心原理在于利用一个特殊形状的搅拌头来刮擦待连接的材料表面。
搅拌头的形状通常为圆锥形或圆柱形，材料一般选用具有高强度和耐磨性的硬质合金。
在焊接过程中，搅拌头插入待连接的两块材料之间，通过旋转和向前推移的方式对材料表面进行刮擦。
搅拌摩擦焊过程中的热量主要来源于搅拌头的摩擦和塑性变形产生的热量。
当搅拌头向前推移时，刮擦产生的塑性变形会引发材料内部的热量。
这些热量不仅使材料表面软化，还产生大量的热塑性流体，这些流体在搅拌头的压力下填充了材料表面的微小缝隙，从而实现了材料的连接。
二、搅拌摩擦焊的工艺特点1.固态连接：搅拌摩擦焊是一种固态连接技术，焊接过程中没有熔融态材料的参与，因此具有无液相、无污染的优点。
2.温度适中：相较于传统的熔焊方法，搅拌摩擦焊的温度较低，可以有效降低材料的热损伤，适用于对温度敏感的材料。
3.适用范围广：搅拌摩擦焊可以适用于不同种类的金属材料，包括铝、铜、钢等，具有广泛的应用前景。
4.高效节能：由于搅拌摩擦焊没有熔融态材料的消耗，因此其能源消耗远低于传统熔焊方法。
5.操作简单：搅拌摩擦焊的焊接过程相对简单，操作方便，对操作人员的技术要求较低。
三、搅拌摩擦焊的应用由于其独特的优点，搅拌摩擦焊在许多领域都得到了广泛应用。
1.航空航天：在航空航天领域，许多结构组件需要高强度、高可靠性的连接。
搅拌摩擦焊能够满足这些严苛的要求，因此在飞机和火箭等结构中得到了广泛应用。
2.轨道交通：在轨道交通领域，为了保证车辆和轨道的安全性，需要对各种金属材料进行高质量的连接。
搅拌摩擦焊以其固态连接、高效节能等优点，在该领域得到了广泛应用。
3.电子封装：在电子封装领域，由于电子元件需要微型化和高度集成化，因此需要精确控制连接的质量和可靠性。
搅拌摩擦焊的原理及其特点
搅拌摩擦焊的原理及其特点搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding，简称FSW）是一种固态焊接技术，其原理是通过在焊接接头处施加搅拌力和摩擦热来实现焊接。
它的特点是焊接过程中无熔化，无焊接热源，不需要填充材料，能够实现高强度、高质量的焊接。
搅拌摩擦焊的原理是利用焊接工具的自旋和推进运动，在焊接接头上施加搅拌力，使接头处的金属材料发生塑性变形，并通过摩擦热使金属材料的温度升高到可塑性范围内。
在高温和高压的作用下，金属材料发生塑性流动，形成焊接接头。
搅拌摩擦焊的特点主要体现在以下几个方面：1. 无熔化：搅拌摩擦焊是一种固态焊接技术，焊接过程中不产生熔化现象。
相比传统的熔化焊接方法，它避免了焊接接头处的液态金属流动和凝固过程中的缺陷产生，能够得到更好的焊接质量。
2. 无焊接热源：搅拌摩擦焊的焊接热源是通过焊接工具的自旋和推进运动产生的摩擦热。
相比传统的焊接方法，它不需要额外的焊接热源，能够节约能源。
3. 无需填充材料：搅拌摩擦焊的焊接接头是通过金属材料的塑性流动形成的，不需要使用填充材料。
这样可以避免填充材料与基材之间的界面问题，提高了焊接接头的强度和密封性。
4. 高强度焊接：搅拌摩擦焊由于焊接过程中金属材料的塑性流动和细化效应，能够得到高强度的焊接接头。
与传统的焊接方法相比，搅拌摩擦焊能够实现更高的焊接接头强度。
5. 适用范围广：搅拌摩擦焊适用于多种金属材料的焊接，包括铝合金、镁合金、铜合金等。
与传统的焊接方法相比，它能够实现不同种类和不同厚度金属材料的焊接。
6. 焊接过程稳定：搅拌摩擦焊的焊接过程中，焊接工具的自旋和推进运动能够使焊接接头处的金属材料均匀受热和塑性变形，使得焊接过程更加稳定。
同时，焊接工具的设计和控制技术的发展，使得搅拌摩擦焊的焊接过程能够实现自动化和精确控制。
搅拌摩擦焊是一种无熔化、无焊接热源、无需填充材料的固态焊接技术。
它具有高强度焊接、适用范围广和焊接过程稳定等特点。
搅拌摩擦焊的原理及其特点
搅拌摩擦焊的原理及其特点搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding，简称FSW）是一种新型的固态焊接技术，其原理是利用专用的搅拌工具在焊接接头处进行搅拌和摩擦加热，使焊缝材料发生塑性变形并实现焊接连接。
搅拌摩擦焊具有许多独特的特点，使其在航空航天、汽车、船舶等领域得到广泛应用。
搅拌摩擦焊的原理是通过旋转的搅拌工具将焊接接头中的材料进行搅拌和摩擦加热，从而实现焊接连接。
搅拌工具通常由一个圆柱形肩部和一个锥形销钉组成，通过该工具在焊接接头中进行搅拌和摩擦加热时，焊缝材料发生塑性变形，形成焊接接头。
搅拌工具在焊接过程中施加的压力使焊缝材料得到良好的连接，而没有融化的现象发生。
这种固态焊接技术不仅具有高强度、高质量的焊接接头，而且可以焊接多种金属材料，包括高强度铝合金、镁合金等。
搅拌摩擦焊具有以下特点：1. 无需填充材料：搅拌摩擦焊是一种固态焊接技术，焊接过程中没有熔化的现象发生，因此不需要额外的填充材料。
这不仅节约了材料成本，而且避免了因填充材料导致的气孔、夹杂物等缺陷。
2. 焊接接头质量高：搅拌摩擦焊技术通过搅拌工具的旋转和摩擦加热，使焊缝材料发生塑性变形，形成均匀致密的焊接接头。
焊接接头的质量高，具有良好的力学性能和疲劳寿命。
3. 可焊接多种金属材料：搅拌摩擦焊技术可以焊接多种金属材料，包括铝合金、镁合金、不锈钢等。
这使得搅拌摩擦焊在航空航天、汽车、船舶等领域得到广泛应用。
4. 适用于大尺寸焊接：搅拌摩擦焊技术适用于大尺寸的焊接接头，可以实现长焊缝的连续焊接。
这在船舶、桥梁等领域具有重要意义。
5. 减少热影响区：搅拌摩擦焊焊接过程中没有融化现象发生，因此热影响区较窄，焊接接头周围的材料不会受到过热的影响，减少了变形和残余应力的产生。
6. 环保节能：搅拌摩擦焊焊接过程中无需使用额外的填充材料和保护气体，减少了环境污染和能源消耗。
7. 适应性强：搅拌摩擦焊技术适应性强，可以适应不同形状、尺寸和材料的焊接接头，具有良好的工艺适应性。
搅拌摩擦焊的工艺特点及其应用
搅拌摩擦焊的工艺特点及其应用搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding，简称FSW）是一种高效的焊接技术，其原理是通过一个特殊的工具在两个待焊接材料之间进行高速旋转和直线移动，从而在材料内部产生摩擦热和塑性变形，使材料达到熔焊的效果。
这种工艺具有许多独特的优点，如焊接质量高、材料损耗低、焊接过程环保等，因此在工业领域得到了广泛应用。
一、工艺特点1. 热输入低：搅拌摩擦焊过程中，工具在材料内部产生摩擦热，而不是像传统熔焊方法那样直接加热材料。
因此，热输入低，避免了热影响区过大和材料性能下降的问题。
2. 焊接过程中无金属熔化：搅拌摩擦焊过程中，材料仅发生塑性变形，而无金属熔化。
这使得焊接接头的化学成分和性能更加均匀，避免了由于金属熔化导致的杂质和气体问题。
3. 焊接过程环保：由于搅拌摩擦焊过程中无金属熔化，因此避免了金属熔化过程中产生的烟雾和有害物质。
同时，由于热输入低，焊接过程产生的热量也对环境的影响较小。
4. 焊接速度快：搅拌摩擦焊的速度较快，适用于大批量生产。
同时，由于焊接过程中无金属熔化，焊接接头不需要后续处理，大大缩短了生产周期。
5. 适用范围广：搅拌摩擦焊适用于多种金属材料的焊接，如铝、铜、钢等。
同时，也适用于不同厚度、形状和尺寸的材料的焊接。
二、应用领域1. 航空航天领域：搅拌摩擦焊在航空航天领域的应用主要包括飞机结构件、发动机零件等的焊接。
由于焊接质量高、焊接速度快，大大提高了航空航天产品的生产效率和质量。
2. 汽车制造领域：搅拌摩擦焊在汽车制造领域的应用主要包括车身结构件、发动机零件等的焊接。
采用搅拌摩擦焊技术，可以大大减轻汽车重量，提高燃油效率，降低排放。
3. 铁路交通领域：搅拌摩擦焊在铁路交通领域的应用主要包括铁路车辆结构件、桥梁结构的焊接。
采用搅拌摩擦焊技术，可以提高铁路交通产品的可靠性和安全性。
4. 能源工程领域：搅拌摩擦焊在能源工程领域的应用主要包括压力容器、管道等的焊接。
中科院科技成果——搅拌摩擦焊接与加工技术
中科院科技成果——搅拌摩擦焊接与加工技术
项目简介
搅拌摩擦焊接（FSW）是一种新兴的固相焊接技术，具有高效、优质、节能、无污染、适用范围广泛等特点，在航空航天、汽车、造船、化工等行业具有广泛的应用前景。
金属所在国内较早开展了FSW的研究工作，目前在焊接工具开发，铝合金、镁合金、铜合金、铝基复合材料的焊接，以及铝-铜、铝-镁、铝-大块非晶等异种金属的焊接研究方面取得了丰硕的研究成果。
可以进行对接、搭接、丁字接以及管材的纵缝与环缝等多种形式的焊接。
已申请多项国家发明专利，并已有部分成果获得应用。
技术特点
搅拌摩擦加工（FSP）是在搅拌摩擦焊基础上发展起来的一种多功能的金属材料塑性加工技术。
搅拌摩擦加工的细晶/超细晶铝合金、镁合金在广泛的温度范围内实现低温/高应变速率超塑性。
搅拌摩擦加工AZ91D镁合金的屈服强度、抗拉强度、延伸率、抗疲劳强度分别为180MPa、340MPa、13%、105MPa。
搅拌摩擦加工A356铝合金的屈服强度、抗拉强度、延伸率、抗疲劳强度分别250MPa、310MPa、14%、90MPa。
搅拌摩擦加工镍铝青铜的屈服强度、抗拉强度、延伸率、抗疲劳强度分别为470MPa、800MPa、28%、90MPa，抗腐蚀性能提高30%以上。
铸件缺陷修复深度＞10mm，单道次宽度＞12mm，修复区强度≥致密母材。
搅拌摩擦焊的工艺特点及其应用
搅拌摩擦焊的工艺特点及其应用搅拌摩擦焊是一种现代焊接工艺，具有许多独特的工艺特点和广泛的应用。
在本文中，将介绍搅拌摩擦焊的工艺特点以及它在不同领域的应用。
搅拌摩擦焊是一种无焊剂、无溶接填料、不产生熔池和焊缝的固相焊接工艺。
它通过将焊接材料放置在预定位置，并在旋转的摩擦热作用下，产生高温和高应变率的表面变形。
金属材料由于高温和高应变率的作用，发生塑性变形而形成晶粒的重排和再结晶。
这种晶粒的重排和再结晶过程，确保了焊接接头的高强度和良好的密封性。
搅拌摩擦焊的最大特点之一是焊接接头没有熔化和冷却过程，因此没有焊缝、孔隙和缩松等缺陷。
焊接接头也没有固相溶解和宏观应变，所以它的力学性能和尺寸精度都比传统的熔化焊接工艺更好。
此外，搅拌摩擦焊的自动化水平高，生产效率也很高。
因此，搅拌摩擦焊逐渐成为现代焊接工艺中的一种重要选择。
在航空航天、汽车制造和铁路交通等行业中，搅拌摩擦焊被广泛应用于不同材料的焊接。
例如，航空航天领域的铝合金、钛合金和镍基合金等材料，由于其低密度和优异的性能，被广泛用于制造飞机和火箭等高性能产品。
然而，这些材料由于其特殊性，往往难以采用传统的熔化焊接方法进行连接。
而搅拌摩擦焊正是非常适合这些材料的连接方式，它可以保证焊接接头的高强度和良好的密封性。
在汽车制造领域，搅拌摩擦焊被广泛应用于汽车车身和发动机等部件的制造中。
在车身焊接方面，由于搅拌摩擦焊能够实现金属之间的无缝连接，可以有效提高车身的整体结构强度和耐久性。
在发动机制造方面，搅拌摩擦焊可以实现不同材料的连接，如铝合金和钢等。
这种连接方式可以大大减少发动机组件的重量和提高发动机的热效率，从而提高汽车的燃油经济性。
在铁路交通领域，搅拌摩擦焊被广泛应用于铁路车辆的车体连接和车轮轮毂的制造中。
在车体连接方面，搅拌摩擦焊可以实现车体板材、车体结构件和车顶等部件的无缝连接，提高车体的整体强度和抗震性能。
在车轮轮毂的制造方面，搅拌摩擦焊可以实现铝合金轮毂和车轴的连接，提高轮毂的强度和耐久性，降低铁路车辆的运行成本。
搅拌摩擦焊接搅拌效果
搅拌摩擦焊接搅拌效果搅拌摩擦焊接是一种高效、环保的金属连接技术，通过搅拌和摩擦产生的热量将金属材料熔化并连接在一起。
它广泛应用于航空航天、汽车制造、船舶建造等领域，具有连接强度高、焊接速度快、无需添加外部材料等优点。
搅拌摩擦焊接的搅拌效果是其独特之处。
在焊接过程中，焊接头部分被搅拌器旋转而产生大量的热量，使金属材料熔化。
同时，搅拌器的搅拌作用使熔融的金属均匀混合，消除了焊接过程中可能出现的气孔、烧孔等缺陷。
搅拌效果可以提高焊接接头的强度和密实性，确保焊接质量。
搅拌摩擦焊接的搅拌效果与多个因素相关。
首先是搅拌头的设计。
搅拌头的形状和尺寸会直接影响搅拌效果。
合理设计的搅拌头能够更好地搅拌熔融金属，使其更加均匀混合。
其次是搅拌头的转速。
转速过高或过低都会影响搅拌效果，因此需要根据具体材料和焊接要求选择合适的转速。
同时，搅拌头的加压力度也会对搅拌效果产生影响。
适当的加压力度可以增加搅拌的效果，但过大的压力可能会导致金属材料的变形或断裂。
搅拌摩擦焊接的搅拌效果还与金属材料的性质密切相关。
不同的金属材料具有不同的熔点和热导率，这将直接影响焊接过程中的搅拌效果。
对于某些热导率较高的金属材料，需要采取一些措施来增加搅拌效果，如增加转速或加大加压力度。
此外，金属材料的组织结构和成分也会对搅拌效果产生影响。
一些金属材料可能存在晶粒细化或析出相的现象，这将影响焊接接头的强度和韧性。
搅拌摩擦焊接的搅拌效果不仅仅是焊接接头的强度和质量，还涉及到焊接过程的稳定性和可控性。
搅拌效果的好坏直接影响焊接的速度和效率。
良好的搅拌效果可以提高焊接速度，减少生产成本。
另外，搅拌效果还可以减少焊接过程中的热变形和应力集中，提高焊接接头的稳定性和可靠性。
搅拌摩擦焊接的搅拌效果是其独特的焊接技术特点之一。
通过搅拌和摩擦产生的热量，金属材料得以熔化并连接在一起。
搅拌效果的好坏直接影响焊接接头的强度、质量、速度和效率。
因此，在实际应用中，需要根据具体的焊接要求和材料特性，合理设计搅拌头的形状和尺寸，并选择合适的转速和加压力度，以达到最佳的搅拌效果。
搅拌摩擦焊技术应用现状及发展趋势
搅拌摩擦焊技术应用现状及发展趋势
搅拌摩擦焊技术是一种高效、环保、低能耗的焊接方式，已经逐渐取代传统的焊接工艺。
目前，搅拌摩擦焊技术已经广泛应用于汽车、飞机、船舶、建筑、电力、医疗等领域，成为现代产业中必不可少的技术手段。
随着科技的不断发展，搅拌摩擦焊技术也在逐步完善和改进。
未来的发展趋势主要有以下几个方面：
1. 自适应控制技术的应用：通过传感器和计算机控制技术，实现对焊接过程的实时监测与自适应控制，提高焊接质量和效率。
2. 多功能复合焊接技术的开发：利用搅拌摩擦焊技术与其它材料加工技术相结合，开发出具有多种功能的复合材料焊接技术。
3. 大型结构焊接技术的研究：针对大型结构的焊接难题，开发出适用于大型结构的搅拌摩擦焊接技术，提高焊接效率和质量。
4. 便携式搅拌摩擦焊接设备的研发：开发出重量轻、便于携带的搅拌摩擦焊接设备，解决在无电源、环境恶劣等情况下无法进行焊接的问题。
总之，搅拌摩擦焊技术的应用前景十分广阔，随着技术的不断发展，其在现代产业中的地位将会越来越重要。
焊接新技术之搅拌摩擦焊.
Speaker: 郑晓辉
List
1 2
简介 成名原因
3
总结
搅拌摩擦焊的应用
简介
图示
动画.f4v
铝合金拼板搅拌摩擦焊接视频.mp4
1.2搅拌摩擦焊特点
搅拌摩擦焊作为一种固相连接技术，因具有成本低，无污染，接头无 气孔，裂纹等缺陷，且焊后残余应力及变形小等诸多优点。但是也有其缺 点，比如焊速慢，要求设备有足够刚性与稳定性，焊接完事后会留下“匙 空”。
•3.未焊透
•4.Z线
沟槽
未焊透
4.2检测方法
• 1.射线检测 • 2.超声波检测
• 3.渗透检测
• 4.涡流检测射线 Nhomakorabea超声波
3应用
•
虽然搅拌摩擦焊技术是一项很新的的技术，发明距今才短短的十余 年，但是由于其所具有的独特优势，已经在航空、航天、汽车、船舶、 轨道交通、电力电子、建筑等多个领域获得了突破性的发展和应用， 尤其是在铝合金上已经获得了大规模的工业应用,典型的实例包括：美 国航空航天局的Delta系列火箭、美国Eclipse小型商务机、阿里亚机、 挪威铝合金快艇、日本新干线等。因此说，搅拌摩擦焊技术是一项十 分成熟的技术。
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可伸缩式搅拌头
双轴肩搅拌头
2.发展情况
搅拌摩擦焊接(Friction stir welding,简称FSW)是英国焊接研究所(The welding institute,简称TWI)于1991年发明并获世界范围内专利保护的新 型固相焊接技术,也是世界焊接技术发展史上自发明到工业应用时间跨度 最短且发展最快的一项神奇的连接技术,被誉为“世界焊接史上的第二次革 命。
焊接工艺中的摩擦搅拌焊技术在航空制造中的应用
焊接工艺中的摩擦搅拌焊技术在航空制造中的应用摩擦搅拌焊技术（friction stir welding，FSW）是一种先进的无损焊接方法，它通过摩擦和搅拌作用将金属材料粘接在一起。
由于其独特的优势，摩擦搅拌焊技术在航空制造领域得到了广泛的应用。
1. 简介摩擦搅拌焊技术最早由英国剑桥大学的Thomas W. Eash博士于1991年发明。
它采用一种圆柱形工具，将两个相接的金属板材在高速旋转和沿着焊缝方向移动的作用下，搅拌并混合两个金属板材的母材，实现焊接。
相较于传统的焊接方法，摩擦搅拌焊不需要熔化金属，因此能够避免气孔和裂纹的产生，焊接接头具有更好的力学性能和可靠性。
2. 应用领域摩擦搅拌焊技术在航空制造中的应用非常广泛。
首先，它被广泛应用于航空器的主要结构件焊接，如飞机外壳、机翼、舵面等。
摩擦搅拌焊能够在保持母材的晶粒结构和机械性能的同时实现高强度焊接，可以减轻飞机结构的重量并提高飞行性能。
3. 优势摩擦搅拌焊技术的优势主要表现在以下几个方面：（1）无熔化：相比传统熔化焊接方法，摩擦搅拌焊不需要加热金属至熔点，避免了熔化过程中的气孔和裂纹等缺陷的产生。
（2）母材保留性能：摩擦搅拌焊接过程中，母材的晶粒结构得以保留，焊缝区域具有与母材相似的性能，提高了焊接接头的可靠性。
（3）高效性：摩擦搅拌焊接速度快，能够实现大尺寸工件的连续焊接，提高了生产效率。
（4）适应性强：不同种类和厚度的金属材料都可以通过摩擦搅拌焊接技术进行连接，具有较强的适应性。
4. 挑战与改进尽管摩擦搅拌焊技术在航空制造中得到了广泛应用，但仍存在一些挑战。
首先，焊接工具的设计和制造需要精密的工艺和高级的合金材料，以满足高温和高速旋转的工作环境。
其次，焊缝的检测和评估方法需要进一步研究和完善，以确保焊接接头的质量和可靠性。
此外，控制焊接过程中温度、力和速度等参数的优化也是摩擦搅拌焊技术的一个重要研究方向。
5. 结论综上所述，摩擦搅拌焊技术在航空制造中的应用前景广阔。
高效_固相焊接新技术_搅拌摩擦焊
专 题 讨 论 — — 有 色 金 属 焊 接 工 艺 及 设 备
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高效、固相焊接新技术搅拌摩擦焊
专 题 讨 论 + + 有 色 金 属 焊 接 工 艺 及 设 备
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搅拌摩擦焊原理示意与名词术语
焊接过程中不可忽略的一个重要热量来源 % 搅拌摩擦焊接过程中没有金属熔化 ! 最高焊接 温度约为接头材料熔点的 HFIAJC! 因而是一个固态 焊接过程%采用搅拌摩擦焊接技术焊接铝合金! 能 够 避 免 因 接 头 金 属 熔 化 造 成 的 气 孔 &裂 纹 等 冶 金缺陷 %而 搅 拌 摩 擦 焊 接 过 程 中 伴 随 着 强 烈 的 摩 擦 & 碾压与破碎作用 ! 对接头表面氧化膜有一定的 机械破碎作用!所以氧化膜将不 再 是 铝 合 金 焊 接 的重要困难之一 % 相对于激光焊而言 ! 搅拌摩擦焊 不仅是一 项 固 相 焊 接 技 术 ! 也 是 一 项 高 效 焊 接 技 术!因其不存在光线反射及大量 焊 接 能 量 损 失 问 题 % 搅拌摩擦焊发明初期主要解决厚度 $GBKL DD
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高效、固相焊接新技术--搅拌摩擦焊
高效、固相焊接新技术--搅拌摩擦焊
栾国红;关桥
【期刊名称】《电焊机》
【年(卷),期】2005(035)009
【摘要】在介绍搅拌摩擦焊(FSW)技术特点的基础上,对发达国家在搅拌摩擦焊接技术的工业化应用进行了综述,并且对中国搅拌摩擦焊中心在镁合金、铜合金、钛合金、塑料等材料的搅拌摩擦焊工艺研究、复杂铝合金构件开发以及搅拌摩擦焊设备制造等方面进行了较全面的介绍.搅拌摩擦焊接技术是一项高效、固相焊接新技术,在铝合金结构焊接方面具有广阔的应用前景.
【总页数】6页(P8-13)
【作者】栾国红;关桥
【作者单位】北京航空制造工程研究所,中国搅拌摩擦焊中心,北京,100024;北京航空制造工程研究所,北京,100024
【正文语种】中文
【中图分类】TG453+.9
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搅拌摩擦焊工作原理
搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding，FSW）作为一种固相连接技术，在1991年由英国焊接研究所（The Welding Institute, TWI）发明。
与传统熔化焊相比，FSW 无需添加焊丝、不需要保护气体，焊接过程无污染、无烟尘、无辐射，焊接接头残余应力低，因此具有焊接效率高、焊接变形小、能耗低、设备简单、焊接过程安全等一系列优点。
经过20多年的发展，FSW已经在航空航天、轨道交通、舰船等领域得到了广泛应用。
搅拌摩擦焊的原理：高速旋转的搅拌头扎入被焊工件内，旋转的搅拌针与被焊材料发生摩擦并使其发生塑化，轴肩与工件表面摩擦生热并用于防止塑性状态的材料溢出。
在焊接过程中，工件要刚性固定在背部垫板上，搅拌头边高速旋转边沿工件的接缝与工件相对移动，在搅拌头锻压力的作用下形成焊缝，最终实现被焊工件的冶金结合。
搅拌摩擦焊广泛适用于各类材料，目前已成功实现了铝、镁等低熔点金属及合金、铜合金、钛合金、钢铁材料、金属基复合材料以及异种金属（铝/铜、铝/镁、铝/钢等）的焊接。
在传统技术的基础上，搅拌摩擦焊有了五大创新发展：双轴肩搅拌摩擦焊、静轴肩搅拌摩擦焊、搅拌摩擦点焊、复合能场搅拌摩擦焊、搅拌摩擦增材制造。
双轴肩搅拌摩擦焊（Bobbin Tool Friction Stir Welding，BT-FSW）与传统FSW 相比，其搅拌头为上、下轴肩结构，两个轴肩通过搅拌针连接，下轴肩取代了传统FSW的背部刚性支撑垫板，对工件进行自支撑，实现中空部件的焊接。
上、下双轴肩的结构在焊接过程中降低了接头厚度方向的温度梯度，减小了接头组织不均匀性，可实现根部全焊透的焊接。
静轴肩搅拌摩擦焊（Stational Shoulder Friction Stir Welding,SS-FSW）采用轴肩与搅拌针分体式设计，在焊接过程中内部搅拌针处于旋转状态，而外部轴肩不转动，仅沿焊接方向行进。
在常规FSW中，轴肩与被焊接材料之间的摩擦是主要的产热方式。
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有色金属焊接工艺及设备
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搅拌摩擦焊原理示意与名词术语
焊接过程中不可忽略的一个重要热量来源 % 搅拌摩擦焊接过程中没有金属熔化 ! 最高焊接 温度约为接头材料熔点的 HFIAJC! 因而是一个固态 焊接过程%采用搅拌摩擦焊接技术焊接铝合金! 能 够 避 免 因 接 头 金 属 熔 化 造 成 的 气 孔 &裂 纹 等 冶 金缺陷 %而 搅 拌 摩 擦 焊 接 过 程 中 伴 随 着 强 烈 的 摩 擦 & 碾压与破碎作用 ! 对接头表面氧化膜有一定的 机械破碎作用!所以氧化膜将不 再 是 铝 合 金 焊 接 的重要困难之一 % 相对于激光焊而言 ! 搅拌摩擦焊 不仅是一 项 固 相 焊 接 技 术 ! 也 是 一 项 高 效 焊 接 技 术!因其不存在光线反射及大量 焊 接 能 量 损 失 问 题 % 搅拌摩擦焊发明初期主要解决厚度 $GBKL DD
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图F
$%& 焊接机器人
图2
,0 ++’672 铝合金 $%& 焊接
从某种意义上说 " 搅拌摩擦焊接是一项环保型 的绿色焊接新技术 " 焊接过程中没有烟尘 % 飞溅和 辐射 "8 相对于熔焊5 大大减少了对环境的污染 & 而搅 拌摩擦焊接过程易于实现自动化 " 使得该技术对操 作人员的要求大大降低 & 在焊接速度 % 搅拌头旋转 速度以及压入量等主要参数确定后 " 搅拌摩擦焊接 头的质量也就基本上确定了 " 从而降低了焊接质量 对操作人员经验和水平的依赖 & 因此 " 搅拌摩擦焊 接技术也是一项参数化操作技术 "简化了操作过程 % 降低了操作难度 & 搅拌摩擦焊对材料的适应性很强 " 几乎可以焊 接所有类型的铝合金材料 & 由于搅拌摩擦焊接过程 较低的焊接温度和较小的热输入 " 一般搅拌摩擦焊 接头具有变形小 % 接头性能优异等特点 ! 可以焊接 目前熔焊’ 难焊 ( 或’ 不能焊 ( 的铝合金材料 " 如 )
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搅拌摩擦焊技术所涉及到的主要技术术语定义 如下 (搅拌头%&’( )**+,$$ 搅拌摩擦焊的施焊工具 ’ 轴肩"-**+ ./*0+123#$$ 搅拌头上与工件表面接触的 部分 ’ 搅拌针 %-**+ 4’(#$$ 搅拌头上插入工件的部 分’前进侧%5167(821 .’12,$$ 轴肩线速度方向与焊 接方向一致的焊缝一侧 ’后退侧"92)327)’(: ;’12,$$ 轴肩线速度方向与焊接方向相反的焊缝一侧 ’ 轴向 压力 "<*=( *3 5>’7+ ?*382,$ $$ 在搅拌头上施 加 的 使搅拌针插入工件并使搅拌头轴肩与工件表面保 持接触的压力 % 采用搅拌摩擦焊接技术需要满足 @ 个方面的
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搅拌摩擦焊接技术特点
搅拌摩擦焊作为一项新型焊接方法 ! 用很短的
时间就完成了从发明到工业化应用的历程 " 目前 ! 在国际上还没有针对搅拌摩擦焊统一公布的技术 术语标准 ! 在搅拌摩擦焊专利许可协会的影响下 ! 业界已经对搅拌摩擦焊方法中所涉及到的通用技 术术语进行了定义和认可 " 图 $ 示出了搅拌摩擦焊 所用到的主要描述性术语 "
了专用制造设备 & 用于大型宽幅铝合金挤压型材的 拼接 %日本的 ‘O,82‘O 公司则率先将搅拌摩擦焊技 术应用于列车车体的快速 $ 低成本制造 & 目前已广 泛用于新干线列车 $ 城际列车等的制造 &59$" 铝合 金 ] 列车壁板常用铝合金 ( 搅拌摩擦焊接头强度 $ 疲 劳寿命 $冲击韧性等相对于熔焊均有比较大的提高 % 美 国 \HIASNC 公 司 将 搅 拌 摩 擦 焊 接 技 术 用 于 9.$$ 系列商务飞机的制造 &代替了 5$a以上的铆钉连接 & 制造成本降低了约 %!/& 并于 %$$% 年 4 月成功进行 ( 了试飞 % 而波音 $洛克希德 马丁公司则在运载火箭 $ 航天飞机外贮箱 $ 大型运输机等产品中大量推广 $ 使用了搅拌摩擦焊接技术 & 最大限度地替代传统熔 焊和铆钉连接 % 搅拌摩擦焊接技术是一项原创性技术 & 英国焊 接研究所为此申请了专利保护b"c% 包括波音 $洛克希 德(马丁公司在内的全世界约有 "/$ 多家公司 $ 大 学 $研究机构申请并获得了英国焊接研究所授权的 专利使用许可 % 北京航空制造工程研究所于 %$$%