搅拌摩擦点焊技术及在汽车轻量化中的应用公开
谈搅拌摩擦焊技术
成功案例介绍及经验总结
01
成功案例一
某航空制造企业成功应用搅拌摩擦焊技术，实现了铝合金材料的可靠连
接。通过合理的工艺参数设置和操作规范，获得了高质量的焊接接头，
提高了生产效率。
02
成功案例二
某轨道车辆制造企业采用搅拌摩擦焊技术，实现了不锈钢车体结构的快
速、高效连接。通过优化工艺参数，降低了焊接变形和应力，提高了焊
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汽车制造领域
车身结构的连接
搅拌摩擦焊技术可用于汽车车身结构的连接，提高车身的强度和刚度。
新能源汽车电池托盘的焊接
搅拌摩擦焊技术还可用于新能源汽车电池托盘的焊接，提高电池托盘的稳定性和安全性。
轨道交通领域
轨道车辆的制造
搅拌摩擦焊技术可用于轨道交通领域中轨道车辆的制造，提高车辆的稳定性和安全性。
地铁车辆车体的焊接
搅拌摩擦焊技术还可用于地铁车辆车体的焊接，提高车体的强度和刚度。
新能源领域
太阳能板的焊接
搅拌摩擦焊技术可用于新能源领域中太 阳能板的焊接，提高太阳能板的稳定性 和效率。
VS
风力发电机叶片的焊接
搅拌摩擦焊技术还可用于风力发电机叶片 的焊接，提高叶片的稳定性和安全性。
03
搅拌摩擦焊技术工艺流程与设 备
，能够产生摩擦热和塑性变形，实现材料的连接。
控制系统
02 用于控制搅拌头的旋转速度、压力和焊接时间等参数
，确保焊接过程的稳定性和可控性。
焊接夹具
03
用于固定待焊接的材料，确保焊接过程的稳定性和精
度。
设备选型与维护
设备选型
根据生产需求和预算等因素，选择适合的搅拌摩擦焊设备，包括搅拌头的类型、尺寸和 控制系统等。
搅拌摩擦焊技术应用现状和发展趋势
搅拌摩擦焊技术应用现状和发展趋势
北京航空制造工程 研究所 （０ ０ ４ 栾国红 １０ ２ ） 柴 鹏
［ 摘要］文章对搅拌摩擦焊技术概况和技术特点进行了简要介绍，对搅拌摩擦焊 技术在国内外的应用现状进行了分析，并预测了搅拌摩擦焊技术的发展趋势。文章认 为，铝合金等轻金属连接是搅拌摩擦焊技术的主要应用领域。同时，在搅拌摩擦焊技 术的基础上进行新技术 （ 如表面改性、材料制备和搅拌摩擦点焊等）的开发，是该技
堡 塑 Ｗｍ｝ 蟹 堇 ｗａ｜ 皇 ｗｃ１ 堕 ： ｎ 箜ｓ ｎ算 掣
．
ｃｏｍ ． ｎ ｃ
搅 拌摩 擦焊 接过 程 中 ，接 头温 度峰值 始终 处于 材 料熔化 点以 下 （ 为材料熔 点的０８ 约 ．），不 会 出现 材料 熔化 ，从而避 免 了常规 熔焊 工艺 中因熔化一 固现 象的 凝 存在所造成的各种焊接缺 陷。所以 ，搅拌摩擦焊是一种 固相焊接技术 。接头材料在高温软化状 态下 ，由于搅拌
１ 所示 ，可以分解为４ 个不同阶段 ：旋转 、插入 、焊接以
金车体 的制造 中。 １９ 年 ，英 国焊 接研 究所在 中国 申请 了搅拌 摩擦 ９５
焊技 术发 明专 利 ，并 于 １ ９ 年正 式获 得 国家专利 局批 ９９
及离 开 。搅拌 头旋转 启动 后 ，以一 定速 度插入 待焊 零
一
泛 的应用 ，同时在高熔 点材料领域也获得 了一定发展 。 搅拌摩 擦焊 技术 最早被 挪威 的Ｓ ｐ 公司 、瑞典 的 ａａ
Ｈｙ ｒ ｒｎ 公司等用于船舶制造领域 。并先后被 美国 ｄｏｍａｉｅ
的波音 公司 、洛克希 德－ 马丁公 司和 月蚀公 司、欧洲 的 空 中客车 公司以及 日本的三菱重工和富士重工等企业推
搅拌摩擦点焊技术及在汽车工业应用前景
成 本 低 等 优 势 对搅 拌 摩 擦 点 焊 的 基 本 原理 、 艺特 点及 在 汽 车 ． 业 Ｌ 的应 用 现 状 搜 前景 进行 ｒ刚述 ， 工 Ｔ ｝ Ｉ 、
义
搅拌摩擦点焊
（ ｒ ｔ ｎ Ｓｉ Ｓ） ｌｉｇ Ｆｉ ｉ Ｌ・ ｔ ｔＷｅｄｎ ， ｃｏ Ｉ ｏ
业 发 展 的主要方 向 。采用 铝合 金车 体是 实现汽 车轻 苗 化最有效 的措 施 ，而 铝合金 的 连接是 实现车 体组
装 的关键技 术 。
ＦＳ ） 在“ 性” ＳＷ 是 线 搅拌 摩擦 焊 接 （ ｒ ｔ ｎＳｉＷｅ — Ｆｉ ｉ ｔ ｌ ｃｏ ｒ ｄ
摩擦 点焊 的基本 原理 、－ 特点 和工 业应用 进 行 分 Ｔ艺
析。
好 ， 汽 车 车 体组 装 中应 用 最 广 泛 的焊 接 方 法 。 是 卜］ 。
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ｉ ，Ｓ ） 础上 开 发的一 种焊 接 技术 。Ｆ Ｓ 可 以 ｎ ＦＷ 基 ｇ ＳＷ
形成 一种 点焊 的搭接 接头 ， 在焊 接铝 、 镁等 轻合 金 方
面 与传统 电阻点 焊相 比具有 明显 的优 势 ，因 而在汽 车 和其它上 业领 域 引起很 大 的关注 ］ 。本文对 搅拌
目前 已Ｊ 发的 幸 合金连接 技术 有 电阻点 焊 、 Ｇ 『 ｆ ｊ ＭＩ
铝合金车体搅拌摩擦焊技术应用现状及发展趋势
铝合金车体搅拌摩擦焊技术应用现状及发展
趋势
铝合金车体搅拌摩擦焊（FSW）技术是一种无焊接材料熔化的焊接技术，具有轻质化、高强度、低成本、环保等优点，因此在汽车制造行业得到了广泛的应用。
目前，铝合金车体搅拌摩擦焊技术已经在欧美等发达国家被广泛应用，而在中国也开始逐渐普及。
值得注意的是，在我国，铝合金车体搅拌摩擦焊技术仍面临一些挑战，如技术瓶颈、设备资金、技术人才缺乏等问题。
因此，需要进一步加强科研攻关和技术研发，提高技术水平和产业化水平，以满足市场需求。
随着5G、工业互联网等新技术的兴起，铝合金车体搅拌摩擦焊技术也将向着智能化、自动化、高效化等方向发展。
预计未来，该技术将继续得到广泛应用，成为汽车制造行业的新兴焊接技术之一。
总之，铝合金车体搅拌摩擦焊技术是未来车身轻量化、高效化的重要技术之一，未来有望在汽车制造产业中发挥越来越重要的作用。
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。
一种替代传统电阻点焊的创新技术——搅拌摩擦点焊
关键词 ： 搅拌摩擦点焊 ； 电阻点焊 ； 汽车工业 中 图分 类 号 ：Ｇ ５＊ Ｔ ４ ３． ９ 文 献标 识 码 ： ｃ 文章 编 号 ： ０ －３３ ０ ６ ７０ ２— ４ １ １２０（ ０ ） － ０ ７ ０ ０ ２ ０－ Ａ ｎ ｗ ｎ ｖ ｔ ｅｊｉｉｇｔｃ ｎ ｌｇ ｅ ｌｃ ｏ ｖ ｎ ｉｎ ｌ ｅｉ ａ ｃ ｐ ｔ ｅｄｎ ｅ ｉ ｏ ａｉ ｎ ｎ ｈ ｏｏ ｙｔ ｒｐａ ｅｃ ｎ ｅ ｔ ａ ｓ ｔｎ ｅｓ ｏ ｌｉｇ ｎ ｖ ｏ ｅ ｏ ｏ ｒ ｓ ｗ
ｗ ｌｉｇ Ｆ Ｗ） 础 上 。 究开发 的 一种 创新 的 焊接技 术 。 ｓ Ｗ 可 以形 成一种 点 焊 的搭接 接 头 ， ｅ ｎ 。Ｓ 基 ｄ 研 ＦＳ 其焊
缝外观 与应 用于汽 车车体 的电 阻点髓
类似 ， 因而在 汽车和其 他 工业领 域 弓起很 原理 、 工艺特 点和 工业 应 用。
Ｔａｊ ｎｖ ｒ ｔ ，ｉ ｊ ０ ０ ２ Ｃ ｉａ ｉｎｉ Ｕ ｉ ｓｙ Ｔａ ｉ ３ ０ ７ ， ｈｎ） ｎ ｅｉ ｎｎ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｆ ｃｉ ｔ ｐ ｔ ｌｉ Ｆ Ｓ ｓ ｃ ： ｒ ｔ ｎＳｉＳ ｏ Ｗｅ ｎ Ｓ Ｗ）ｉ ａｎｗ ｉｎｖｔ ｅｊｉｉｇｍ ｔｏ ｅｅｏｅ ａｅ ｎｔｅｐ ｎｉｌ ｏ ｌ ｅｒ ｒ ｔ ｎ ｒ ｉ ｏ ｒ ｄ ｇ（ ｓ ｅ ｎｏａｉ ｎｎ ｅｈｄｄｖｌ ｄｂｓｄｏ ｒ ｃｐｅ ｆｉ ａ ｉ ｉ ｖ ｏ ｐ ｈ ｉ ｎ Ｆ ｃ ｏ
Ｔ ｅ ｐ ｍａ ｒｎ ｉ ｌ ｔｃ ｎ ｌ ｇ ｅ ｔ ｒ ｓａ ｄ ｉ ｄ ｓｒ ｌ ｕ ｕ ｅ ａ ｐ ｉ ａｉ ｎ ｏ ｈ Ｓ Ｗ ｔ ｏ ａ ｅ ｂ ｅ ｖ ｅ ｅ ｎ ｔｉ ａ ｅ ． ｈ ｒ ｒ ｐ ｃ ｐｅ， ｈ ｏ ｏ ｙ ｆ ａｕ ｅ ｎ ｎ ｕ ｔ ａ ｔ ｒ ｐ ｌ ｔ ｎ ｔ ｅ Ｆ Ｓ ｍｅ ｈ ｄ ｈ ｖ ｅ ｎ ｒ ｉｗ ｄ ｉ ｈ ｓｐ ｐ ｒ ｉ ｙ ｉ ｅ ｉ ｆ ｃ ｏ ｅ
轻量化-搅拌摩擦焊技术
四、搅拌摩擦焊在汽车上的应用
在汽车上的应用：汽车空调、轮毂、车门、电动汽车电池托盘、电机壳体等
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本田2013款雅阁
电动汽车电池托盘
沃尔沃XC90 轮毂
BMW 5 门窗直立边柱 Mazda RX-8 后门
四、搅拌摩擦焊在汽车上的应用
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供应商：北京赛福斯特 该公司2002年成立， 与TWI（英国焊接研究 所）合作开展全方面的 搅拌摩擦焊研究
二、搅拌摩擦焊的基本原理
FSW焊接工具
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搅拌摩擦点焊（Friction Stir Spot Welding，FSSW）
搅拌摩擦点焊（Friction Stir Spot Welding，FSSW）技术是一种新兴的固相焊接技 术，它是由搅拌摩擦焊技术发展起来的。 它的连接机理是点焊工具周围高温摩擦热和材料塑性流动相互作用的结果。 冶金连接产生在点焊工具周围形成的一种圆环状搅拌区域与材料发生重结晶的区域中， 这一区域在点焊工具旋转、挤压、粉碎等机械力作用下，形成致密组织结构，赋予搅拌摩 擦点焊接头优异的力学性能。 一般分为以下几类： 基本型搅拌摩擦点焊技术（Basic FSSW） 填充式搅拌摩擦点焊技术（Refill FSSW） 摆动式搅拌摩擦点焊技术（Swing FSSW）
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搅拌摩擦焊技术（FSW）
2019.07.06
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一、搅拌摩擦焊技术背景
铝及铝合金的焊接中，存在许多问题： 膨胀系数大而在焊接时产生较大的变形。为了防止变形，在施工现场，必须采用胎卡具固定，和 由培训过的熟练工人操作。 铝及铝合金容易氧化，表面存在一层致密、坚固难熔的氧化膜，所以焊前要求对其表面进行去膜 处理，因此焊接时，要用氩等惰性气体进行保护。 铝及铝合金焊接时易产生气孔、热裂纹等缺陷。 对于热处理型铝合金来说，必须避免在焊接时热影响区产生软化，强度降低的问题。
2024年搅拌摩擦焊设备市场需求分析
搅拌摩擦焊设备市场需求分析1. 引言搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding，FSW）是一种新兴的焊接技术，其在航空航天、汽车、能源等行业中得到了广泛应用。
随着技术的不断发展和市场需求的增加，搅拌摩擦焊设备市场也呈现出快速增长的趋势。
本文将对搅拌摩擦焊设备市场需求进行分析，帮助相关企业了解市场的潜力和发展方向。
2. 市场规模与趋势搅拌摩擦焊设备市场规模在过去几年呈现出稳步增长的趋势。
根据市场研究机构的数据，2019年搅拌摩擦焊设备市场规模约为X亿美元，预计到2025年将达到X 亿美元。
主要驱动市场增长的因素包括航空航天和汽车行业的需求增长以及对节能环保焊接技术的需求。
3. 市场需求分析3.1 航空航天行业需求搅拌摩擦焊技术在航空航天行业的应用越来越广泛。
航空器结构件的焊接要求高强度、高质量和轻量化，同时需要满足复杂的几何形状。
搅拌摩擦焊设备能够满足这些要求，并且能够焊接多种材料，如铝合金、镁合金等。
随着航空航天行业的快速发展，对搅拌摩擦焊设备的需求也在不断增加。
3.2 汽车行业需求汽车行业是搅拌摩擦焊设备的另一个重要市场。
搅拌摩擦焊技术可以提供高强度、高质量的焊接接头，从而提高汽车的整体性能和安全性。
同时，搅拌摩擦焊设备的应用还可以实现轻量化设计，减少汽车的自重，提高燃油效率。
随着电动汽车和新能源汽车的快速发展，对搅拌摩擦焊设备的需求将进一步增加。
3.3 能源行业需求能源行业对搅拌摩擦焊设备的需求主要集中在核能和风能领域。
核能行业对搅拌摩擦焊设备的需求增加主要是因为焊接结构件需要满足高温、高辐射和高压等特殊环境的要求。
风能行业对搅拌摩擦焊设备的需求增加主要是因为风力发电设备需要焊接大型叶片和塔筒，对焊接质量和效率有较高要求。
4. 市场发展方向4.1 技术创新和产品升级搅拌摩擦焊设备市场的竞争激烈，技术创新和产品升级是企业在市场中立于不败之地的关键。
企业需要持续投入研发，不断改进设备的性能和功能，提高焊接质量和效率。
探析先进焊接技术在新能源汽车领域的应用现状及发展趋势
探析先进焊接技术在新能源汽车领域的应用现状及发展趋势近年来，随着新能源技术的推进与发展，新能源汽车的制造水平也在提高。
作为汽车制造业的重要一环，新能源汽车制造业也已不再满足于传统的焊接技术，取而代之的是新技术的注入。
为此，针对搅拌摩擦焊、冷金属过渡焊接、激光焊接等新兴焊接技术在新能源汽车行业的应用进行分析，并展望了在新能源汽车产业中焊接技术的发展趋势。
1、焊接技术的重要意义新能源汽车与传统燃油车相比，具有较高的安全性、能效和环保性能，其制造涉及多种材料和结构，其中包括铝合金、碳纤维、玻璃钢等轻量化材料和各种电气元件。
在新能源汽车的生产制造过程中，焊接技术是至关重要的一环。
所谓焊接，又称熔接，指通过加热或加压或两者并用使金属间或非金属间或金属与非金属间达到原子间结合的加工工艺。
作为新能源汽车制造中关键的环节，选择合适的焊接工艺对新能源汽车生产有着重要的意义。
结合现代科技发展数据化，自动化，综合化的大趋势，各类新型焊接技术出现并被应用，这极大地提高了焊接水平，使更为优质的焊接产品的出现成为可能。
目前，国内外使用的冷金属转移焊接，激光焊接等新技术促进了新能源汽车制造业的长足进展。
2、激光焊接技术激光焊接技术是一种高能电子束焊接方法，其热源为具有高能量密度的激光束，激光作为一种高能量密度的电磁波，具有高聚焦度、高直线度和高可控性等特点。
在激光焊接过程中，首先将激光能量聚焦到工件表面的焊接区域，将工件表面加热至熔点或汽化点，从而形成熔池。
随后，将需要焊接的工件对准焊接位置，通过合适的加压力和保护气体等条件，将两个工件熔池熔合在一起。
由于其激光对被加工对象的材质、形状、尺寸、加工环境的自由度都很大。
激光的空间控制性和时间控制性容易控制，使得其适合自动化操作，而且基于激光的高能量密度和高聚焦度，激光焊接可以实现高速、高精度、高质量的焊接效果。
目前，激光焊接技术在全世界都有着极高的关注度，无数企业和机构投入相关研究，技术水平发展迅速。
搅拌摩擦焊在汽车工业中的应用
搅拌摩擦焊在汽车工业中的应用引言随着汽车工业的快速发展，汽车制造商不断寻求新的焊接技术来提高生产效率和提供更高质量的焊接连接。
搅拌摩擦焊（F ri ct io nS ti rW el d in g，简称FS W）作为一种创新的焊接方法，在汽车制造业中得到了广泛应用。
本文将探讨搅拌摩擦焊在汽车工业中的应用以及其优势。
1.搅拌摩擦焊的原理搅拌摩擦焊是一种通过转动和横向移动的无传统熔化焊接过程。
其原理是通过固态摩擦加热使焊接接头材料软化，并通过下压力和搅拌运动实现焊接。
这种焊接方法不需要填充金属或焊接材料，具有较高的焊接速度和良好的焊接质量。
2.搅拌摩擦焊在汽车制造中的应用2.1汽车车身焊接搅拌摩擦焊被广泛用于汽车制造的车身焊接。
在传统的车身制造过程中，汽车车身需要通过多个焊接点连接。
而使用搅拌摩擦焊，可以将车身板材焊接成较大的整体结构，提高了焊接连接的强度和刚性，同时减少了焊接缺陷的发生。
2.2材料连接为了降低汽车的重量并提高燃油效率，汽车制造商越来越多地采用铝合金和其他轻质材料作为车身结构材料。
搅拌摩擦焊被广泛应用于这些材料的连接，因为它能够有效地实现不同材料之间的焊接，提供坚固的连接和良好的密封性，同时减少了不同材料之间的反应。
2.3零部件焊接除了车身焊接和材料连接，搅拌摩擦焊还被应用于汽车零部件的焊接，例如发动机零部件、制动系统和底盘组件等。
搅拌摩擦焊能够实现零部件的高强度连接，同时提供良好的密封性和耐高温性能，满足汽车工业对零部件焊接质量和可靠性的需求。
3.搅拌摩擦焊的优势3.1高焊接速度与传统的焊接方法相比，搅拌摩擦焊具有更高的焊接速度。
这是因为搅拌摩擦焊不需要等待焊接材料熔化和凝固，而是通过摩擦加热和搅拌运动实现焊接，大大缩短了焊接时间。
3.2良好的焊接质量搅拌摩擦焊能够提供高强度、无缺陷的焊接连接。
焊接区域经过搅拌摩擦焊处理后，具有均匀的组织和细小的晶粒尺寸，提高了焊接接头的强度和硬度。
搅拌摩擦焊技术应用现状和发展趋势
万方数据搅拌摩擦焊接过程中，接头温度峰值始终处于材料熔化点以下（约为材料熔点的０．８），不会出现材料熔化，从而避免了常规熔焊工艺中因熔化一凝固现象的存在所造成的各种焊接缺陷。
所以，搅拌摩擦焊是一种固相焊接技术。
接头材料在高温软化状态下，由于搅拌图１搅拌摩擦焊基本原理及工艺过程头的挤压而形成牢固的锻造细晶组织（与此不同的是，熔焊接头通常为晶粒粗大的铸造组织）。
与其他焊接方法相比，搅拌摩擦焊具有以下特点：（１）搅拌摩擦焊是一种固相连接技术，接头性能优异。
（２）焊前不需要开坡口，可以节省焊前准备工时。
（３）焊接过程中不需要保护气，也不需要填充材料。
（４）焊接过程容易实现自动化，可以实现全位置焊接，接头质量一致性好。
（５）焊接热输入小，从而导致焊接变形小、接头残余应力水平低，是一种低应力，小变形焊接技术。
（６）焊接过程中无飞溅、无弧光，无辐射，是一种绿色焊接技术。
（７）焊接效率高、能耗低，是一种高效焊接技术。
搅拌摩擦焊技术的这一系列特点使其对于以铝合金为代表的轻金属结构焊接具有非常重要的意义，在航空、航天、船舶、列车、汽车以及电力、电子等领域具有非常广阔的应用前景。
：．搅拌摩擦焊技术应用现状搅拌摩擦焊作为一种轻合金材料连接的优选焊接Ｅ口！唑堡笙！塑壁董皇塑型参磊加工热加工ｗｗｗ，ｍａｃｈｉｎｉｓｔ．ｃｏｍ，ｃｎ技术，已经从技术研究迈向高层次的工程化和工业化应用阶段，如在美国的宇航制造工业、北欧的船舶制造工业和日本的高速列车制造等领域，搅拌摩擦焊技术都得到了广泛应用。
搅拌摩擦焊技术１９９５年（通过申请专利）进入中国，但是这项技术在中国真正获得发展却是在２００２年以后——中心成立以来的这几年时间，它是以中国自主研制的第一台专机搅拌摩擦焊设备的交付使用为标志的。
２００２年以来，搅拌摩擦焊技术已被迅速推广到国内的航空、航天、船舶、电力、电子以及汽车等领域，并在几十种产品型号中得到应用。
１．搅拌摩擦焊技术在航天型号产品研制中的应用由于轻量化的需要，航天领域大量采用了铝合金结构——最适合采用搅拌摩擦焊技术，从而使搅拌摩擦焊技术最早在火箭、航天飞机等宇航产品中得到推广。
搅拌摩擦焊简介
焊接的原理
焊接是通过加热、加压，或两者并用， 使两工件产生原子间结合的加工工艺 和联接方式。焊接应用广泛，既可用 于金属，也可用于非金属 。
焊接的简单分类
（一）熔焊 这一类焊接方法的共同特点是,利用局部热源将焊件的接合处及 填充金属材料(有时不用填充金属材料)熔化,不加压力而互相熔合,冷 却凝固后而形成牢固的接头.电弧焊、电渣焊都属于这一类。 （二）压焊 这一类焊接方法的共同特点是，焊件不论加热与否均施加一定压 力，使两结合面紧密接触产生结合作用，从而使两焊件连接在一起， 接触焊与摩擦焊等都属于这一类. （三）钎焊 钎焊与熔焊相似，却有着本质的区别，它是采用比母材熔点低的金 属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点却低于母材熔点的 温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现 连接焊件的方法。
搅拌摩擦焊特点
1.焊接过程中不需要其它焊接消耗材料，如焊条、焊丝、 焊剂及保护气体等。唯一消耗的是焊接搅拌头 2.由于搅拌摩擦焊接时的温度相对较低，因此焊接后结 构的残余应力或变形较熔化焊小得多 3.搅拌摩擦焊主要是用在熔化温度较低的有色金属，如 Al、cu等合金. 4.对环境的污染小
搅拌摩擦焊技术优势
搅拌摩擦焊
搅拌摩擦焊是英国焊接研究所TWI提出的专利技术，是一种新 型固相连接方法，可以得到高性能的接头：没有裂纹、气孔和氧 化夹杂，并可避免其他熔焊方法所特有的缺陷 。
搅拌摩擦焊原理
它是利用带有特殊形状的硬质搅拌指棒的搅拌头旋转 着插入被焊接头，与被焊金属摩擦生热，通过搅拌摩擦， 同时结合搅拌头对焊缝金属的挤压，使接头金属处于塑 性状态，搅拌指棒边旋转 边沿着焊接方向向移动， 在热机联合作用下形成致 密的金属间结合，实现材 料的连接。
1 2 3 4 5 6 焊接接头力学性能好 焊接后的残余应力和变形小 可实现多重形式，不同位置的焊接。 结合结构简单，影响因子少，操作便于机械自动化。 安全，无飞溅，无尘烟，无辐射，污染小。 成本低。
谈搅拌摩擦焊技术研究与应用
CATALOGUE 目录•搅拌摩擦焊技术简介•搅拌摩擦焊技术研究现状•搅拌摩擦焊技术在不同领域的应用•搅拌摩擦焊技术的前景展望与发展趋势•结论搅拌摩擦焊是一种新型的焊接方法，其核心是利用搅拌头与工件之间的摩擦热和塑性变形热，使工件局部加热至塑性状态，并在搅拌头的强烈搅拌作用下实现材料的连接。
与传统的熔焊方法不同，搅拌摩擦焊过程中不涉及熔化，因此可以避免熔焊过程中出现的元素烧损、接头组织性能恶化等问题。
高效节能接头质量高适用范围广操作简单ABCD航空航天领域汽车制造领域其他领域轨道交通领域搅拌摩擦焊技术的应用范围搅拌摩擦焊技术的研究进展搅拌摩擦焊技术自发明以来，经过多年的研究和发展，已经在多个领域得到广泛应用。
在科研方面，研究者们不断探索新的搅拌摩擦焊技术，提高其焊接质量和效率。
在应用方面，搅拌摩擦焊技术已经应用于航空、航天、汽车、船舶等领域，取得了良好的效果。
010203搅拌摩擦焊技术的优势与局限搅拌摩擦焊技术的研究热点与挑战总结词搅拌摩擦焊技术在航空航天领域的应用具有广泛性和重要性。
要点一要点二详细描述搅拌摩擦焊技术在该领域主要用于制造飞机和火箭等关键部件，如铝合金和钛合金的焊接。
相比传统焊接方法，搅拌摩擦焊技术具有更高的焊接质量和更快的焊接速度，提高了生产效率，降低了制造成本。
此外，搅拌摩擦焊技术还具有较好的接头强度和耐腐蚀性，使得飞机和火箭等关键部件的寿命更长、安全性更高。
航空航天领域总结词搅拌摩擦焊技术在汽车制造领域的应用日益增多，成为汽车制造的重要焊接方法之一。
详细描述搅拌摩擦焊技术在该领域主要用于制造汽车车身、底盘和发动机等关键部件，如低碳钢、铝合金和不锈钢的焊接。
相比传统焊接方法，搅拌摩擦焊技术具有更高的焊接质量和更快的焊接速度，提高了生产效率，降低了制造成本。
此外，搅拌摩擦焊技术还具有较好的接头强度和耐腐蚀性，使得汽车的关键部件更加可靠、耐用。
总结词搅拌摩擦焊技术在船舶制造领域的应用具有广泛性和重要性。
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。
汽车制造新技术——搅拌摩擦焊
图１ 搅拌摩擦焊工作原理图２ 铸造铝合金和６ｍｍ铝合ＦＳＷ接头６ｍｍ ６０８２铝合金板材铸造铝合金对于焊接材料而言，搅拌摩擦焊可以焊接所有牌号的铝合金，包括可以熔焊的５０００、６０００系列铝合金和熔焊难以焊接的２０００、７０００和铝锂合金材料；同时搅拌摩擦焊还可以实现不同种材料的连接。
正常情况下，搅拌摩擦焊不需要焊丝和保护气，焊接过程消耗较少。
焊接接头强度可以达到母材金属的８０％以上。
搅拌摩擦焊目前可以实现所有的熔焊焊接结构，通过搅拌摩擦焊设备，可以实现１Ｄ、２Ｄ和３Ｄ结构的焊接。
并且由于焊透控制可以通过搅拌头来保证，所以迄今搅拌摩擦焊最大焊接深度还没有得到定义，图３为英国焊接研究所焊接的１００ｍｍ厚度的搅拌摩擦焊接头。
图３ ＴＷＩ焊接的厚度为１００ｍｍ的搅拌摩擦焊接头汽车铝合金材料汽车通常选用能够大批量制造的商业化金属材料制造，使用比较普遍的一种是薄板低碳钢，另一种是铝合金。
铝合金材料很早就在国外越野汽车如ＬＡＮＤ ＲＯＶＥＲ、运动赛车和高档轿车奥迪中使用， 并且由于汽车发展轻量化趋势的要求，铝合金在汽车中的使用越来越多，有资料显示，铝合金代替传统的钢铁制造汽车可使整车重量减轻３０％～４０％，制造发动机可减轻３０％，制造缸体和缸盖可减轻３０％～４０％，制造车轮可减轻５０％。
图４为美国福特公司２００５年利用搅拌摩擦焊汽车焊接Automobile Welding挪威Ｈｙｄｒｏ Ａｌｕｍｉｎｕｍ公司首先利用搅拌摩擦焊实现了铝合金汽车轮毂的搅拌摩擦焊制造，如图６所示，即利用铝合金板材搅拌摩擦焊成为筒体结构，再利用液压滚压成形技术压制成设计形状，然后再利用搅拌摩擦焊将锻压或铸造轮副连接在轮鼓上，这种制造工艺既减轻了轮箍重量也简化了生产成本和提高生产效率。
目前，该技术已经在日本、澳大利亚和中国等地投入批量化铝合金轮毂生产。
汽车悬挂臂目前已经实现搅拌摩擦焊制造，如图７ａ所示，日本Ｓｈｏｗａ Ａｌｕｍｉｎｕｍ和Ｔｏｋａｉ Ｒｕｂｂｅｒ公司在２００４年就利用搅拌摩擦焊把挤压型材制造的悬挂头与直径２０～３０ｍｍ的铝合金管材焊在一起，实现汽车悬挂系统铝合金悬臂搅拌摩擦焊批量化制造。
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。
搅拌摩擦焊的应用
搅拌摩擦焊的应用
搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding，简称FSW）是一种高效、高质量的焊接技术，广泛应用于各种工业领域。
以下是搅拌摩擦焊的一些应用领域：
1、汽车制造：搅拌摩擦焊在汽车制造中得到了广泛的应用，用于焊接汽车的底盘、车身、车顶、车门等部件。
这种焊接方法可以大大提高生产效率，降低生产成本，同时保证焊接质量。
2、航空领域：在航空领域，搅拌摩擦焊用于焊接飞机机身、机翼、起落架等部件。
这种焊接方法可以保证焊接质量，提高飞行安全性。
3、铁路运输：在铁路运输领域，搅拌摩擦焊用于焊接火车车厢、铁路桥梁等部件。
这种焊接方法可以提高焊接质量，延长设备使用寿命。
4、船舶制造：在船舶制造领域，搅拌摩擦焊用于焊接船体、甲板、船舱等部件。
这种焊接方法可以提高焊接质量，保证船舶安全性能。
5、能源工程：在能源工程领域，搅拌摩擦焊用于焊接石油管道、天然气管道、水处理设施等部件。
这种焊接方法可以提高焊接质量，保证能源输送安全。
6、机械制造：在机械制造领域，搅拌摩擦焊用于焊接各种机械设备的关键部件，如压力容器、泵、阀门等。
这种焊接方法可以提高焊接质量，保证设备运行安全。
总之，搅拌摩擦焊作为一种高效的焊接技术，已经在各个工业领域得到了广泛的应用，大大提高了生产效率和质量。
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汽车底盘点焊
车轮筒段连续焊 缺轮毂环缝焊图片
搅拌摩擦（点）焊技术应用
焊核 区
箔片 区域
过渡 区域
搅拌摩擦点焊工艺研究
转速对焊点强度的影响
搅拌摩擦点焊工艺研究
strength /kN
shear tensile
7.5
7.0
6.5
6.0
5.5
5.0
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1
2
3
4
5
搅拌摩擦点焊设备
无针式搅拌摩擦点焊设备
上海航天设备制造总厂搅拌摩擦点焊设备
搅拌摩擦点焊机器人
FSSW-R100
（1）灵活性；（2）优异的焊接性能；（3）流水线生产 设备；（4）世界上第一台填充式搅拌摩擦点焊机器人
搅拌摩擦点焊的技术优势
相对于电阻点焊：
（1）经济的实现3mm以上点连接 （2）异种材料焊接 （3）多层箔片焊接 （4）焊点外观、内部质量稳定 （5）剪切强度高、一致性好 （6）投入少，能耗低 （7）绿色制造
搅拌摩擦点焊技术应用
Mazda RX－8后门
BMW5门窗的直立边柱
Mazda MX－5的箱盖和螺钉固定套的连接
Mazda RX－8发动机罩
搅拌摩擦点焊技术应用
丰田Ex PRIUS门框采用搅拌摩擦点焊技术
ห้องสมุดไป่ตู้ 搅拌摩擦点焊设备
日本川崎重工研制的搅拌摩擦点焊设备 美国Friction Stir Link公司研制的搅拌摩擦点焊设备
单 点 联
增加系统重量 破坏母材整体性，降低承载能力 强噪音，损害工人健康 表面美观性差
接 技 术
电阻点焊
能耗大 大电流，工件热变形 焊点质量不稳定
合金表面氧化膜，缩短电极寿命
搅拌摩擦点焊技术分类
基本型搅拌摩擦点焊技术（Basic FSSW）
搅拌摩擦点焊技术分类
填充式搅拌摩擦点焊技术（Refill FSSW）
相对于铆接：
（1）疲劳强度高 （2）减重 （3）气动外形好 （4）降噪 （5）无多余物
搅拌摩擦点焊工具研制
➢ 连续焊接点数已经达到1500点； ➢ 间断焊接点数（寿命）已经达到25000点； ➢ 正在进行9mm系列长寿命技术攻关； ➢ 正在进行5mm/7mm/11mm点焊工具研制。
搅拌摩擦（点）焊技术应用
回转侧（Retreating Side）－焊接方 向与搅拌头轴肩旋转方向相反的焊缝侧面；
轴向压力（Down or Axial Force）-向 搅拌头施加的使搅拌针插入工件和保持搅拌 头轴肩与工件表面接触的压力。
搅拌摩擦点焊技术简介
搅拌摩擦点焊（Friction Stir Spot Welding， FSSW）技术是一种新兴的固相焊接技术，它是由搅拌 摩擦焊技术发展起来的。
搅拌摩擦点焊技术分类
摆动式搅拌摩擦点焊技术（Swing FSSW）
搅拌摩擦焊技术应用情况
✓ 铝制发动机支架和悬挂， 是第一个采用搅拌摩擦 焊制造的汽车零件，最 初是林肯城市汽车，接 着是Ford GT。
✓ 马自达MX5的后备箱盖 上，将铝板与镀锌钢支 架连接在一起。
✓ 丰田普锐斯Prius的后 备箱盖采用了摩擦点焊； Volvo V70的后排座椅， 采用了搅拌摩擦焊，由 Sapa进行制造
它的连接机理是点焊工具周围高温摩擦热和材料 塑性流动相互作用的结果。
冶金连接产生在点焊工具周围形成的一种圆环状 搅拌区域与材料发生重结晶的区域中，这一区域在点 焊工具旋转、挤压、粉碎等机械力作用下，形成致密 组织结构，赋予搅拌摩擦点焊接头优异的力学性能。
为什么研究搅拌摩擦点焊技术？
常
铆接
用
7000 3000
6000
2500 5000
2000 4000
3000
1500
2000
1000
1.5S 3.5S 5.5S
载荷(N) 载荷(N)
1000
500
0 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600
速度(rpm)
0 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600
转速(rpm)
工艺参数与拉伸载荷的关系
结论
➢介绍了一种新型固相焊接技术——搅拌摩擦（点）焊技术 ➢并阐述了该技术在汽车工业领域的国内外应用现状 ➢针对汽车轻量化制造的需求，以Al-Mg合金材料为对象，进行搅拌摩擦点 焊工艺技术研究 ➢通过对铝合金填充式搅拌摩擦点焊接头进行金相试验、断口分析以及力 学性能分析，得到点焊接头最大剪切载荷可达8194N，最大十字形拉伸载荷 可达3565N，可满足汽车轻量化连接要求，具有良好的应用前景。
Advancing
Weld joint
side
Welding phase
搅拌摩擦焊技术概况
搅拌摩擦焊技术术语：
搅拌头（Pin tool）－搅拌摩擦焊的施 焊工具；
轴肩（Tool Shoulder）－搅拌头与工 件表面接触的肩台部分；
搅拌针（Tool Pin）－搅拌头插入工件 的部分；
前进侧（Advanced Side）－焊接方向 与搅拌头轴肩旋转方向一致的焊缝侧面；
谢谢！
搅拌摩擦焊技术应用情况
✓ Riftec则为Audi R8制造了 搅拌摩擦焊拼焊板
✓ 2002年德国铝博览会 SAPA 展出的铝制汽车，很多部位用 了FSW技术，典型的如轮毂
搅拌摩擦焊技术应用情况
沃尔沃XC90生产轮毂
搅拌摩擦焊技术应用情况
挪威Magnor的Hydro Aluminium公司使用 SuperStirTM设备进行电动机车的搅拌摩擦焊加工
6
7
welding time /s
焊接时间对焊点强度的影响
搅拌摩擦点焊工艺研究
➢当旋转速度为2000rpm、焊接时间为3.5s时，接头的剪切拉伸载荷达到最 大值8200N。
➢当旋转速度为2000rpm、焊接时间为3.5s时，十字形拉伸载荷达到最大值 3600N。
1.5S 3.5S 5.5S
8000 3500
搅拌摩擦（点）焊技术及在汽车 轻量化中的应用
上海航天设备制造总厂
搅拌摩擦焊技术概况
搅拌摩擦焊基本原理：
Plane (x,z) ω
vplunge z
Plane (y,z)
ω
α
z
z
F
y
ω
x
vadvance
Retreating side
x
Plunging phase
y
Dwelling phase :
Plasticization