搅拌摩擦点焊的基本原理

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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。

《高强铝合金搅拌摩擦焊接机理及接头性能调控》范文

《高强铝合金搅拌摩擦焊接机理及接头性能调控》篇一一、引言高强铝合金因具有轻质、高强、耐腐蚀等特性，广泛应用于航空、汽车、轨道交通等重要领域。

然而，高强铝合金的连接工艺一直是制约其应用的关键问题之一。

搅拌摩擦焊接（Friction Stir Welding, FSW）作为一种固相连接技术，因其独特的焊接原理和优良的焊接性能，在高强铝合金的连接中得到了广泛应用。

本文将详细探讨高强铝合金搅拌摩擦焊接的机理及接头性能调控。

二、高强铝合金搅拌摩擦焊接机理搅拌摩擦焊接是一种通过摩擦热和机械搅拌作用实现固相连接的工艺。

其基本原理是通过旋转的搅拌针与工件间的摩擦热，使材料局部熔化或塑性化，然后通过搅拌针的旋转和移动，将材料混合并连接在一起。

在高强铝合金的搅拌摩擦焊接过程中，主要包括以下几个阶段：1. 初始阶段：搅拌头插入待焊工件，产生强烈的摩擦热，使局部材料发生塑性变形。

2. 塑化阶段：随着摩擦热的进一步作用，材料逐渐进入完全塑性化状态，搅拌针开始旋转和移动。

3. 焊接阶段：在搅拌针的机械搅拌作用下，材料充分混合并连接在一起。

4. 冷却阶段：焊接完成后，工件自然冷却，形成牢固的焊接接头。

三、接头性能调控接头性能是评价搅拌摩擦焊接质量的重要指标。

影响接头性能的因素有很多，包括焊接速度、搅拌头类型、搅拌针深度等。

通过调控这些因素，可以有效改善接头性能。

1. 焊接速度调控：焊接速度直接影响焊接接头的热输入和冷却速度。

适当的降低焊接速度可以增加热输入，使材料充分熔化和混合，从而提高接头的力学性能。

然而，过高的热输入可能导致晶粒粗大，降低接头的韧性。

因此，需要合理控制焊接速度，以获得良好的接头性能。

2. 搅拌头类型选择：搅拌头的形状和尺寸对焊接过程和接头性能具有重要影响。

不同形状的搅拌头可以产生不同的摩擦热和机械搅拌效果。

选择合适的搅拌头类型可以优化焊接过程，提高接头的力学性能。

3. 搅拌针深度调控：搅拌针深度直接影响材料的塑化程度和混合效果。

搅拌摩擦焊的原理、工艺特点、装备特点及飞机制造中的应用

搅拌摩擦焊的原理、工艺特点、装备特点及飞机制造中的应用一．搅拌摩擦焊的原理搅拌摩擦焊（简称：FSW）是利用一种非损耗的特殊形状的搅拌头，旋转着插入被焊零件，然后被焊零件的待焊界面向前移动，通过搅拌头对材料的搅拌，摩擦，使待焊材料加热至热塑性状态，在搅拌头高速旋转的带动下，处于塑性状态的材料环绕搅拌头由前向后转移，同时结合搅拌头对焊缝金属的挤压作用，在热-机联合作用下材料扩散连接形成致密的金属间固相连接。

搅拌摩擦焊原理图二．搅拌摩擦焊的工艺特点搅拌摩擦焊的原理决定了它有完全不同于传统熔焊的焊接工艺。

与其它焊接方法相比,搅拌摩擦焊具有以下显著特点：1)不需要氢、氦等保护气体和填充材料,节约资源。

不产生弧光、烟尘、噪声以及任何有害的烟雾气体,减少了对人体危害,属于绿色环保高技术。

2)焊前不需要对被焊接材料进行严格清理、打磨和加工开剖口,大大降低了劳动强度,提高了工作效率。

3)依赖人的控制参数小,易于实现自动化生产,采用立式,卧式工装均可实现焊接,焊接质量的一致性高。

4)可以实现传统焊接难以焊接的铝合金材料,也可以焊接异种金属。

5)由于焊接温度相对较低,焊接大尺寸工件变形很小,焊接区的残余应力和残余变形也显著减少。

6)焊接装配要求低,焊件结合面的装配间隙小于焊件厚度的10%时,不会影响接头质量。

FSW技术的主要工艺参数是摩擦速度及时间,关键技术问题在于特殊结构形状的搅拌头。

对于不同的待焊材料,接头形式,搅拌头的材料和形状及搅拌摩擦焊的工艺都应不同。

三.搅拌摩擦焊的装备特点搅拌摩擦焊的搅拌头由特殊形状的搅拌指棒和轴肩组成，轴肩的直径大于搅拌指棒的直径，在焊接过程中轴肩和被焊材料的表面紧密接触，防止塑化金属材料的挤出和氧化。

同时，搅拌轴肩还可以提供部分焊接所需要的搅拌摩擦热，搅拌指棒的形状比较特殊，焊接过程中搅拌指棒要旋转着插入被焊材料的结合界面处，并且沿着待焊界面向前移动。

对于对接焊缝，搅拌指棒的插入深度一般要略小于被焊材料的厚度。

搅拌摩擦焊

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搅拌摩擦焊
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2．搅拌焊头旋转速度若焊接速度保持一定，即当焊接速度为定
值时，若搅拌焊头的旋转速度较低时，焊接热输入较低，搅拌焊头前方不能形成足够的热塑性材料填充搅拌针后方所形成的空腔，焊缝内易形成孔洞、沟槽等缺陷，从而弱化接头强度。随着旋转速度的增加，沟槽的宽度减小，当旋转速度提高到一定数值时，焊缝外观良好，内部的孔洞也逐渐消失。在适宜的旋转速度下接头才可获得最佳强度值。
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二、搅拌摩擦焊的焊接过程及特点
（一）搅拌摩擦焊焊接过程搅拌摩擦焊是利用摩擦热作为焊接热源的一种固相焊接方法，但与常规摩擦焊有所不同。在进行搅拌摩擦焊接时，首先将焊件牢牢地固定在工作平台上，然后，搅拌焊头高速旋转并将搅拌焊针插入焊件的接缝处，直至搅拌焊头的肩部与焊件表面紧密接触，搅拌焊针高速旋转与其周围母材摩擦产生的热量和搅拌焊头的肩部与焊件表面摩擦产生的热量共同作用，使接缝处材料温度升高且软化，同时，搅拌焊头边旋转边沿着接缝与焊件作相对运动，搅拌焊头前面的材料发生强烈的塑性变形。随着搅拌焊头向前移动，前沿高度塑性变形的材料被挤压到搅拌焊头的背后。在搅拌焊头与焊件表面摩擦生热和锻压共同作用下，形成致密牢固的固相焊接接头。搅拌摩擦焊接过程如动画所示。
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搅拌摩擦焊
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（二）搅拌摩擦焊的焊接接头
1.接头的分区
根据塑性变形程度和热作用的不同，将搅拌摩擦焊接头分为4个区域。
母材区
图中，d区为接头中无热作用也无塑性变形的母材区
热影响区（HAZ)
c区该区域的材料因受焊接热循环的影响，微观组织和力学性能均发生了改变，但该区域材料没有产生塑性变形，其组织与母村组织无明显的区别，只是消除了方向性很强的柱状晶结构，热影响区的宽度比熔焊时窄很多。

搅拌摩擦焊接

浅析搅拌摩擦焊及其应用摘要：搅拌摩擦焊接技术自 1991 年发明以来，经过短短十几年的发展，在航空、航天、船舶、核工业、交通运输及汽车制造等领域获得了广泛应用，是制造领域的一项革命性成果，也是目前最引人注目和最具开发潜力的焊接技术之一。

文章就搅拌摩擦焊接技术的原理和应用以及特点进行了简单的介绍。

关键词：搅拌摩擦焊搅拌摩擦焊的应用搅拌摩擦焊的发展。

英国焊接研究所（TWI）于 1991 年发明了一种新颖而有潜力的焊接方法——搅拌摩擦焊接（Friction Stir Welding ,简称 FSW）,搅拌摩擦焊接与传统的摩擦焊接一样，也是一中固相连接技术。

但是搅拌摩擦焊接具有接头质量高、焊接变形小和焊接过程绿色、无污染等优点，是铝、镁等合金优选的焊接方法，搅拌摩擦焊接技术自发明以来，已经在航空、航天、铁道车辆、造船和汽车等制造领域显示出强劲的创新活力和广阔的应用前景并得到了广泛的工程应用。

目前已有超过170家组织从英国焊接研究所获得了该工艺的非独家使用许可，大部分的使用许可持有者是工业企业，他们在欧洲各国、日本、美国和中国等国家从事搅拌摩擦焊接工艺的生产和发展。

1搅拌摩擦焊接原理搅拌摩擦焊接是高速旋转的搅拌头扎入工件后沿焊接方向运动，在搅拌头扎入工件后沿焊接方向运动，在搅拌头与工件的接触部位产生摩擦热，使其周围金属形成塑性软化层，软化层金属在搅拌头旋转的作用下填充搅拌针后方形成的空腔，并在搅拌头轴肩与搅拌针的搅拌及挤压作用下实现材料连接的固相焊接方法。

2 搅拌摩擦焊接特点由于搅拌摩擦焊接过程中产生的热量不能达到金属的熔点而只能使被焊金属达到塑性状态，因此它可以用来焊接一些熔焊方法难以焊接的金属材料，如铝、镁等合金。

相对于传统的普通熔焊，搅拌摩擦焊具有以下优点：1）接头性能良好。

这主要是因为它是一种固相连接。

2）焊前无需开坡口进而减少工时。

3）耗材少。

焊接过程中无需填丝，不需要保护气，节省能源。

4）焊接过程绿色环保。

搅拌摩擦焊工艺及其应用

搅拌摩擦焊工艺及其应用1 搅拌摩擦焊的定义与原理搅拌摩擦焊是一种非常新颖的金属连接技术，其原理是将金属材料在高速旋转的条件下不断挤压与摩擦热而使金属材料发生塑性变形进而在次冷却时形成均匀的焊缝。

搅拌摩擦焊是一种采用振荡摩擦进行的钎焊技术。

摩擦过程中，金属材料被强制变形，形成皱纹和复杂的微细组织结构，这就是焊接区域。

这一过程不需要额外的附加材料，因此也被称为固态钎焊。

搅拌摩擦焊的原理是通过搅拌和摩擦的相互作用，为金属轴套表面提供局部加热来处理金属本身。

在摩擦过程中，摩擦产生的热量会使金属材料温度升高，而旋转工具逐渐伸进焊缝，在相对运动的作用下，产生了强烈的塑性变形以及显著的变形应变。

在形成初期焊缝时，相对运动引起的压力会把材料从环形清隙中抽出，形成时生成混味均匀的焊接界面。

这些过程中摩擦加热导致局部熔化，接长和冷却会使金属变形，并形成一个均匀的、与母材相似的焊缝。

2 搅拌摩擦焊的工艺流程及其特点2.1 搅拌摩擦焊的工艺流程（1）工件准备：首先需要准备待焊接的工件。

工件通常是板材、管材、棒材等形状，可以是相同材质，也可以是不同材质。

（2）夹紧工件：将工件夹紧在专用的工件夹具中，以保证工件在搅拌摩擦焊过程中不会移动或震动。

（3）起始摩擦：在工件接头处的摩擦面上施加旋转摩擦力，使工件表面熔融并形成可焊接的状态。

（4）搅拌摩擦：在不断施加旋转摩擦力的情况下，摩擦头沿着工件的接合面移动，搅拌工件的金属组织，从而形成焊接。

（5）升温保压：在搅拌摩擦焊完成后，保持摩擦头的位置不动，使焊缝部位升温到一定程度，再施加一定的保压力，使焊缝固化。

（6）退火处理：对焊接完成后的工件进行退火处理，可以进一步提高焊接质量和性能。

2.2 搅拌摩擦焊的特点（1）搅拌摩擦焊是一种无焊接接头凸出、无端部凸出的焊接方法，焊缝起伏很小，对焊接部件外观和尺寸精度要求较高的场合比较适用。

（2）搅拌摩擦焊过程中没有明显的电弧和喷溅现象，不需要额外的保护气体，易于操作。

搅拌摩擦焊

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5、工艺参数
影响搅拌摩擦焊的主要因素有搅拌头的材料和结构、旋转速度、焊接速度、搅拌头的轴肩、被焊接材料的种类等。 1、搅拌头的材料和结构搅拌摩擦焊是所使用的搅拌头由轴肩和摩擦棒组成。摩擦棒的材料通常采用合金工具钢。搅拌头轴肩的直径通常是摩擦棒直径的三倍左右。 2、搅拌头的旋转速度R 搅拌头的旋转速度R是影响搅拌摩擦焊的一个重要因素，经过实验，当旋转速度较低时，不能形成良好的焊缝，搅拌头的后边有一条沟槽。随着旋转速度的增加，沟槽的宽度减小，当旋转速度提高到一定数值时，焊缝外观良好，内部的空洞也逐渐消失。在合适的旋转速度下接头才能获得最佳强度数值。搅拌头的旋转速度通过改变热输入和塑性流来影响接头微观组织，进而影响接头力学性能。
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6、搅拌头插入深度和保持时间搅拌摩擦焊的起始插入速度不可过高，否则容易造成搅拌头折损。但过慢则生产率低下。选择恰当的插入速度非常重要。插入速度的快慢最终决定焊接起始阶段预热温度是否足够，以便产生足够的塑性变形和流体流动。
7、接头形式
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6、搅拌摩擦焊设备
1、搅拌摩擦焊设备的组成
搅拌摩擦焊设备的部件很多，从设备功能结构上可以把搅拌摩擦焊机分为搅拌头、机械转动系统、行走系统、控制系统、工件加紧机构和刚性机架等。 2、搅拌头
搅拌头是搅拌摩擦焊技术的关键，他的好坏决定了被焊材料的种类和厚度。搅拌头包括轴肩和搅拌针两部分，一般用工具钢制成，需要耐磨损和高熔点。
搅拌摩擦焊设备
FSW焊机
各种搅拌头
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7、典型零件
航天器外壳的FSW焊接
铝合金轮毂的FSW焊接箱体的FSW焊接
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框架的FSW焊接
8、参考文献
[1].李亚江王娟．特种焊接技术及应用 [M]．第三版．北京：化学工业出版社，2012年8月，229249

搅拌摩擦焊资料

搅拌摩擦焊一、搅拌摩擦焊的定义及原理搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding，简称FSW）是基于摩擦焊技术的基本原理，由英国焊接研究所（TWI）于1991年发明的一种新型固相连接技术。

与常规摩擦焊相比，其不受轴类零件的限制，可进行板材的对接、搭接、角接及全位置焊接。

与传统的熔化焊方法相比，搅拌摩擦焊接头不会产生与熔化有关的如裂纹、气孔及合金元素的烧损等焊接缺陷；焊接过程中不需要填充材料和保护气体，使得以往通过传统熔焊方法无法实现焊接的材料通过搅拌摩擦焊技术得以实现连接；焊接前无须进行复杂的预处理，焊接后残余应力和变形小；焊接时无弧光辐射、烟尘和飞溅，噪音低；因而，搅拌摩擦焊是一种经济、高效、高质量的“绿色”焊接技术，被誉为“继激光焊后又一次革命性的焊接技术”。

搅拌摩擦焊方法与常规摩擦焊一样，搅拌摩擦焊也是利用摩擦热作为焊接热源。

不同之处在于搅拌摩擦焊焊接过程是由一个圆柱体形状的焊头(伸入工件的接缝处，通过焊头的高速旋转，使其与焊接工件材料摩擦，从而使连接部位的材料温度升高软化同时对材料进行搅拌摩擦来完成焊接的。

二．搅拌摩擦焊焊接过程搅拌摩擦焊是利用摩擦热作为焊接热源的一种固相连接方法，但与常规摩擦焊有所不同。

在进行搅拌摩擦焊接时，首先将焊件牢牢地固定在工作平台上，然后，搅拌焊头高速旋转并将搅拌焊针插入焊件的接缝处，直至搅拌焊头的肩部与焊件表面紧密．接触，搅拌焊针高速旋转与其周围母材摩擦产生的热量和搅拌焊头的肩部与焊件表面摩擦产生的热量共同作用，使接缝处材料温度升高而软化，同时，搅拌焊头边旋转边沿着接缝与焊件作相对运动，搅拌焊头前面的材料发生强烈的塑性变形。

随着搅拌焊头向前移动，前沿高度塑性变形的材料被挤压到搅拌焊头的背后。

在搅拌头轴肩与焊件表层摩擦产热和锻压共同作用下，形成致密的固相连接接头。

搅拌摩擦焊接过程如图所示:三．搅拌摩擦焊工艺（一）、搅拌摩擦焊接头形式搅拌摩擦焊可以实现棒材一棒材、板材一板材的可靠连接，接头形式可以设计为对接、搭接、角接及T形接头，可进行环形、圆形、非线性和立体焊缝的焊接。

箱底搅拌摩擦焊接工艺及其应用

箱底搅拌摩擦焊接工艺及其应用摩擦焊接是一种热力焊接技术，通过工件之间的摩擦热、塑性变形和局部塑性流动实现焊接。

它在航空航天、汽车、船舶、铁路、军工等领域有着广泛的应用。

箱底搅拌摩擦焊接工艺是一种新型的摩擦焊接工艺，具有高效、节能、环保等优点，逐渐成为焊接领域的研究热点。

1. 箱底搅拌摩擦焊接工艺原理箱底搅拌摩擦焊接工艺是在普通摩擦焊接的基础上发展而来的，其原理是在初始摩擦热作用下，通过搅拌头的旋转和下压力的作用，将工件局部塑性加热、软化和流动。

搅拌头的旋转速度和下压力的大小可根据工件材料和厚度进行调节，以实现焊接的要求。

在搅拌摩擦焊接过程中，由于搅拌头的不断旋转和下压力的作用，工件表面不断被搅拌和塑性流动，从而实现了工件之间的结合。

（1）高效节能：相比传统的焊接工艺，箱底搅拌摩擦焊接工艺不需要预热和填充金属材料，焊接速度快，能耗低，可以大大提高生产效率。

（2）焊接质量好：由于摩擦热作用局部加热，摩擦熔化，不会产生气孔、裂纹等缺陷，焊接接头的质量较高。

（3）环保节能：由于不需要填充金属材料，减少了焊接烟雾和有害气体的排放，对环境和操作人员都有较好的保护作用。

（4）适应性强：箱底搅拌摩擦焊接工艺适用于铝合金、钛合金、镍基合金、镁合金等多种金属材料，能够满足不同材料的焊接需求。

（1）航空航天领域：箱底搅拌摩擦焊接工艺在航空航天领域有着广泛的应用，可以用于飞机机身、发动机、轮毂、翼梁等关键部件的焊接。

（2）汽车制造领域：汽车轻量化是当前汽车制造的重要趋势，箱底搅拌摩擦焊接工艺可以用于汽车车身、发动机、悬挂系统等部件的焊接，提高了汽车的整体性能。

（3）铁路交通领域：箱底搅拌摩擦焊接工艺可以用于铁路车辆、轨道等部件的焊接，提高了铁路交通的安全性和稳定性。

随着制造业的升级和需求的不断增长，箱底搅拌摩擦焊接工艺将会在更多领域得到应用。

未来，箱底搅拌摩擦焊接工艺将在工艺参数优化、设备自动化、工件材料拓展等方面得到进一步的发展和完善，以满足高性能、高要求的焊接需求。

《2024年高强铝合金搅拌摩擦焊接机理及接头性能调控》范文

《高强铝合金搅拌摩擦焊接机理及接头性能调控》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，高强铝合金因其优异的力学性能、良好的耐腐蚀性以及轻量化特点，在航空、汽车、轨道交通等领域得到了广泛应用。

搅拌摩擦焊接（Friction Stir Welding, FSW）作为一种固相连接技术，因其能实现高强铝合金的高效、高质量连接而备受关注。

本文旨在探讨高强铝合金搅拌摩擦焊接的机理及接头性能的调控方法。

二、搅拌摩擦焊接的机理搅拌摩擦焊接是一种通过摩擦热和塑性流动实现固态金属连接的工艺。

其基本原理是利用高速旋转的搅拌头与工件接触并摩擦产生热量，使工件局部达到塑性状态，然后通过搅拌头的挤压和摩擦热的作用，使工件在固态下实现连接。

在高强铝合金的搅拌摩擦焊接过程中，焊接接头的形成主要分为三个阶段：预热阶段、塑性流动阶段和冷却凝固阶段。

在预热阶段，搅拌头与工件接触并摩擦产生热量，使工件局部温度升高并达到塑性状态。

在塑性流动阶段，搅拌头的旋转和移动使工件金属发生塑性流动并混合在一起。

在冷却凝固阶段，焊接接头在固态下完成连接。

三、接头性能的调控接头性能的调控是搅拌摩擦焊接过程中的关键环节，主要包括焊接参数的选择和工艺控制。

1. 焊接参数的选择焊接参数的选择对焊接接头的性能具有重要影响。

主要参数包括搅拌头的转速、焊接速度、下压量等。

适当的转速和焊接速度可以保证焊接接头的热输入和塑性流动状态达到最佳状态，从而获得良好的接头性能。

下压量的选择应保证搅拌头能够顺利地进入工件并产生足够的摩擦热。

2. 工艺控制（1）搅拌头的形状和材质：搅拌头的形状和材质对焊接接头的质量有很大影响。

合适的搅拌头形状可以更好地将工件金属混合在一起，提高接头的力学性能。

同时，搅拌头的材质应具有良好的耐磨性和耐热性，以保证其在使用过程中不会发生磨损或变形。

（2）预热处理：在搅拌摩擦焊接前，对工件进行适当的预热处理可以提高其塑性和降低其硬度，从而有利于提高焊接接头的质量。

搅拌摩擦焊技术

搅拌摩擦焊技术鲍雷（黄山学院机电学院，安徽，黄山，245000）摘要：搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding,简称FSW）是英国焊接研究所（The Welding Institute）于1991年发明的专利焊接技术。

搅拌摩擦焊除了具有普通摩擦技术的优点外，还可以进行多种接头形式和不同焊接位置的连接。

本文论述了搅拌摩擦焊的基本原理、特点和发展现状。

关键词：搅拌摩擦焊；基本原理；特点；发展现状Friction Stir WeldingBaoLei(School of mechanical engineering of Huangshan University，Anhui，Huangshan 245000,China) Abstract:Friction Stir Welding(Friction Stir Welding, referred to as FSW) is the Welding Research Institute of England (The Welding Institute) in 1991 invention patent welding technology. Friction stir welding besides the advantages of conventional friction technology, can also be used for a variety of different position of welding joints and connections. This paper discusses the basic principle, characteristics and development status of friction stir welding.Key words:Friction Stir Welding;fundamental;characteristic;development situation摩擦焊是利用工件端面相互运动、相互摩擦所产生的热，使端部达到热塑性状态，然后迅速顶锻，完成焊接的一种方法。

《高强铝合金搅拌摩擦焊接机理及接头性能调控》范文

搅拌摩擦焊接（Friction Stir Welding, FSW）作为一种固相连接技术，因其能够实现在高强铝合金等材料上获得良好的焊接质量，逐渐成为重要的连接方法。

本文旨在深入探讨高强铝合金搅拌摩擦焊接的机理及接头性能的调控。

二、高强铝合金搅拌摩擦焊接机理搅拌摩擦焊接是一种通过摩擦热和塑性流动实现材料连接的固相焊接技术。

其基本原理是利用高速旋转的搅拌针与工件接触，通过摩擦产生热量，使工件材料达到塑性状态，随后通过搅拌针的旋转和移动实现材料的混合与连接。

在高强铝合金搅拌摩擦焊接过程中，主要涉及以下几个关键步骤：1. 初始阶段：搅拌头下压，与工件接触并开始旋转，产生摩擦热。

2. 塑性阶段：随着温度的升高，铝合金材料达到塑性状态，发生流动和混合。

3. 填充阶段：搅拌针的旋转和移动将材料推向后方，形成焊缝。

4. 冷却固化：焊缝在一定的压力和温度下逐渐冷却固化，形成连接接头。

三、接头性能调控接头性能是搅拌摩擦焊接质量的重要评价指标，其性能的优劣直接影响到焊接结构的使用性能和安全性。

因此，对接头性能的调控至关重要。

以下为几种主要的调控方法：1. 焊接参数优化：包括搅拌头的形状、尺寸、旋转速度、焊接速度等参数的优化，这些参数对焊接过程中的热输入、材料流动和混合等过程有重要影响，从而影响接头性能。

2. 材料预处理：通过适当的热处理、表面处理等方法，改善母材的性能，提高焊接接头的质量。

3. 焊后热处理：通过退火、时效等热处理手段，消除焊接过程中产生的残余应力，改善接头的力学性能和耐腐蚀性。

4. 工艺控制：严格控制焊接过程中的环境条件（如温度、湿度等）和操作流程，确保焊接过程的稳定性和可靠性。

四、结论高强铝合金搅拌摩擦焊接作为一种高效的固相连接技术，在工业领域具有广泛的应用前景。

搅拌摩擦焊资料

与常规摩擦焊相比，其不受轴类零件的限制，可进行板材的对接、搭接、角接及全位置焊接。

搅拌摩擦焊方法与常规摩擦焊一样，搅拌摩擦焊也是利用摩擦热作为焊接热源。

二．搅拌摩擦焊焊接过程搅拌摩擦焊是利用摩擦热作为焊接热源的一种固相连接方法，但与常规摩擦焊有所不同。

在进行搅拌摩擦焊接时，首先将焊件牢牢地固定在工作平台上，然后，搅拌焊头高速旋转并将搅拌焊针插入焊件的接缝处，直至搅拌焊头的肩部与焊件表面紧密接触，搅拌焊针高速旋转与其周围母材摩擦产生的热量和搅拌焊头的肩部与焊件表面摩擦产生的热量共同作用，使接缝处材料温度升高而软化，同时，搅拌焊头边旋转边沿着接缝与焊件作相对运动，搅拌焊头前面的材料发生强烈的塑性变形。

随着搅拌焊头向前移动，前沿高度塑性变形的材料被挤压到搅拌焊头的背后。

在搅拌头轴肩与焊件表层摩擦产热和锻压共同作用下，形成致密的固相连接接头。

搅拌摩擦焊介绍

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喷气客机的搅拌摩擦焊
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镁合金的搅拌摩擦焊
搅拌摩擦焊（三）搅拌摩擦焊的特点
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优点：
焊缝是在塑性状态下受挤压完成的，属于固相焊接，因而其接头不会产生与冶金凝固有关的一些如裂纹、夹杂、气孔以及合金元素的烧损等熔焊缺陷和脆化现象，焊缝性能接近母材，力学性能优异。适于焊接铝、铜、铅、钛、锌、镁等非铁金属及其合金以及钢铁材料、复合材料等，也可用于异种材料的连接。不受轴类零件的限制，可进行平板的对接和搭接，可焊接直焊缝、角焊缝及环焊缝，可进行大型框架结构及大型筒体制造、大型平板对接等，扩大了应用范围。搅拌摩擦焊利用自动化的机械设备进行焊接，避免了对操作工人技术熟练程度的依赖，质量稳定，重复性高。焊接时无需填充材料、保护气体，焊前无需对焊件表面预处理，焊接过程中无需施加保护措施，厚大焊件边缘不用加工坡口，简化了焊接工序。· 焊接铝合金材料不用去氧化膜，只需去除油污即可。
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搅拌摩擦焊 2.接头力学性能
焊态下，FSW焊缝焊核的强度要大于热影响区的强度。
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对于退火状态的铝合金，拉伸实验时首先发生破坏的部位通常在远离焊缝和热影响区的母材上。对于形变强化和热处理强化的铝合金，FSW 接头的不同区域发生了软化，但可以通过控制热循环，尤其是通过降低焊缝热机影响区的退火效应和过时效的影响来改善接头的性能，也可以通过焊后热处理的方式提高热处理强化铝合金FSW接头的性能。
• 它可以焊接所有牌号的铝合金以及用熔焊方法难以焊接的材料，并突破了普通摩擦焊对轴类零件的限制，可进行板材的对接、搭接、角接及全位置焊接。由于搅拌摩擦焊是固态焊接，所以没有熔化焊时的气孔、裂纹及合金元素烧损等缺陷。搅拌摩擦焊的接头性能普遍

搅拌摩擦焊工作原理

搅拌摩擦焊工作原理
搅拌摩擦焊是一种金属材料的焊接方法，它利用摩擦热产生的高温将金属材料加热到软化状态，然后通过机械搅拌的作用将两个金属材料表面摩擦、塑性变形、混合以及扩散，最终实现焊接。

具体工作原理如下：
1. 加热：将需要焊接的两个金属材料的接触面通过旋转的方式摩擦，从而产生摩擦热。

摩擦热会加热金属材料，使其软化达到焊接温度。

2. 搅拌：在材料软化的状态下，通过一个专门的工具，如钳子夹具、旋转刀具等，对材料表面进行强制搅拌。

搅拌的目的是促使熔融金属混合和扩散，从而进一步提高焊接质量。

3. 磨合：磨合是指在搅拌过程中，金属材料表面存在的氧化膜、污染物等被搅拌剪切而排除，或被高温软化后破坏，从而实现材料表面的清理和净化。

4. 固化：当搅拌摩擦焊过程结束后，通过冷却或者其他方式将金属材料冷却至室温，焊缝即可固化。

总的来说，搅拌摩擦焊的主要原理是通过摩擦热加热金属材料并使其软化，然后通过搅拌的方式混合和扩散金属材料，最后冷却固化形成焊缝。

这种焊接方法具有热效应小、焊缝质量高等优点，广泛应用于航空航天、汽车制造、轨道交通等领域。

搅拌摩擦焊工艺

搅拌摩擦焊工艺搅拌摩擦焊是一种新型的焊接工艺，它采用机械振动的方式将焊接部位加热并搅拌，从而实现焊接。

相比传统的焊接工艺，搅拌摩擦焊具有许多优点，如高效、环保、节能等。

下面将详细介绍搅拌摩擦焊的主要内容。

一、工艺原理搅拌摩擦焊是通过机械振动的方式将两个或多个金属材料加热至塑性状态，并在高温下进行相互摩擦和混合，最终通过冷却形成一体化结构的焊接方法。

在整个过程中，不需要使用任何填充材料或者气体保护。

该工艺主要依靠机器设备来实现。

二、适用范围由于其高效、环保、节能等特点，搅拌摩擦焊广泛应用于航空航天、汽车制造、轨道交通等领域。

同时，在铝合金、镁合金等难以进行传统电弧焊接的材料上也有较好的应用前景。

三、优点1.高效：搅拌摩擦焊的焊接速度快，一般在数秒到数十秒之间，比传统的焊接方法快得多。

2.环保：该工艺不需要使用任何填充材料或气体保护，因此不会产生任何有害气体或废弃物。

3.节能：由于搅拌摩擦焊无需预热，因此可以大大节省能源。

4.质量好：焊接过程中没有裂纹、变形等缺陷，焊缝质量高且稳定。

四、缺点1.设备成本较高：搅拌摩擦焊需要专门的设备和较高的技术水平，因此设备成本相对较高。

2.适用范围有限：该工艺在某些材料上的应用仍然存在一定的局限性。

五、应用案例1.航空航天领域：搅拌摩擦焊已经广泛应用于飞机结构件、发动机零部件等领域。

例如，美国波音公司在其787型客机中采用了大量的搅拌摩擦焊技术。

2.汽车制造领域：随着汽车轻量化的趋势，搅拌摩擦焊在汽车制造中也得到了广泛应用。

例如，特斯拉公司在其Model S电动汽车中采用了大量的搅拌摩擦焊技术。

总之，搅拌摩擦焊是一种高效、环保、节能的新型焊接工艺。

虽然该工艺在设备成本和适用范围方面存在一定的局限性，但是其在航空航天、汽车制造等领域中已经得到了广泛应用，并且具有很好的发展前景。

搅拌摩擦焊的原理及其应用

搅拌摩擦焊的原理及其应用搅拌摩擦焊的原理及其应用摘要：摩擦焊是利用焊件接触面之间的相对摩擦运动和塑性变形所产生的热量使接触面及附近区域的材料达到热塑性状态，通过两侧材料间的相互扩散和动态再结晶而完成焊接，文章分析了搅拌摩擦焊的工作原理，并论述了其相关的应用。

关键词：搅拌摩擦焊焊接变形焊接工艺引言搅拌摩擦焊是英国焊接研究所发明的新型固态塑化焊接技术，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并且发展最快的一项连接技术。

搅拌摩擦在材料的熔点以下进行，属于固相焊接，因此可以避免熔化焊所产生的气孔、裂纹、变形和氧化等问题。

更重要的是焊接加热温度低，使焊接接头软化程度得到减轻，性能得到改善。

搅拌摩擦焊在国外铝合金车体制造方面得到了一定的应用，日本、法国、德国、瑞典等国车辆制造商己经采用搅拌摩擦焊技术制造列车车体，焊接接头性能得到改善，效果良好。

国内搅拌摩擦焊在铁道车辆制造方面的应用尚属空白。

文章分析了搅拌摩擦焊的工作原理，并论述了其相关的应用。

1 搅拌摩擦焊的工作原理及特点搅拌摩擦焊接时，搅拌头一边高速旋转，一边沿着焊接方向前进，焊接过程中，搅拌头轴肩与被焊工件表面摩擦产生热量使工件达到塑性状态，塑性状态的金属在搅拌头旋转压力的挤压作用下，沿搅拌针从前进侧被搅拌到后退侧，随着搅拌头的移动，高度塑性变形的金属流向搅拌头的后部，冷却后形成焊缝。

在实际工作中，搅拌摩擦焊的焊核由于受到搅拌头的高速旋转挤压作用，该区原始的组织晶粒被搅拌破碎，同时在轴肩与母材摩擦产生的热作用下，发生动态再结晶，由母材轧制状组织变为细小的等轴晶。

热机械影响区在搅拌头的高速旋转作用下发生明显塑性变形，受到的摩擦热低于焊核，不足以使组织发生再结晶，因此只发生部分长大。

热影响区在热循环作用下，组织晶粒发生二次长大，该区组织明显粗化，甚至比母材还粗大。

焊接时搅拌头缓慢插入母材中，摩擦头的轴肩与板材的表面紧密接触并压入一定深度。

焊接时摩擦头高速旋转并沿待焊板材的接缝向前运动。

搅拌摩擦点焊的基本原理

搅拌摩擦点焊的基本原理1 引言随着全球资源与环境保护问题的日趋严峻，运载工具的轻量化设计成为汽车、航空航天等制造领域的发展方向。

一方面采用铝合金代替传统的钢材料，另一方面通过高效的新型工艺技术提高产品的可靠性并降低产品重量。

铝合金作为运载工具的主要制造材料，其主要连接方式是和铆接。

在欧洲汽车车体生产中，常用的连接技术是YAG焊接方法，在日本车体制造中常用电阻点焊方法，运载火箭贮箱的制造过程中要大量应用电阻点焊和铆接技术，而航空飞行器的制造过程更需要广泛采用铆接技术。

电阻点焊生产效率高、操作灵活性好，但也存在许多局限性，主要表现在：a．焊接过程需要提供大电流，耗能大；b．铝合金表面氧化膜造成电极寿命明显缩短；C．由于焊接大电流的作用，工件将产生明显的热变形，且焊缝中易出现缺陷和焊点质量不稳定，接头质量差；d．焊接过程中有飞溅，点焊工作环境差。

铆接是铝合金构件中一种常用的连接技术，但是采用铆接技术一方面会增加铝合金构件的重量，另一方面在铆接过程中会产生大量的噪音，生产环境恶劣，另外，铆接技术需要在铝合金构件上预开孔，增加了生产成本。

因此，研究开发铝合金新的点焊连接技术替代传统的电阻点焊和铆接技术，对扩大铝合金在汽车工业的应用，推动汽车轻量化发展以及提高航空、航天运载能力具有十分重要的意义。

搅拌摩擦点焊(Friction Stir Spot Welding，FSSW)是在“线性”搅拌摩擦焊接基础上，新近研究开发的一种创新的焊接技术。

FSSW可以形成点焊的搭接接头，其焊缝外观与通常应用于铝合金构件的电阻点焊类似，因而具有很高的应用价值和研究意义。

2 搅拌摩擦点焊的基本原理目前，已公开的资料中报道了两种不同的FSSW技术。

第一种方法是日本Mazda 汽车公司于1993年发明的搅拌摩擦点焊，基本原理如图1所示。

这种搅拌摩擦点焊又称为“带有退出孔的搅拌摩擦点焊”技术，采用的焊接设备与普通搅拌摩擦焊接设备类似，具体的焊接过程可分为3个阶段。