搅拌摩擦焊常见缺陷及其无损检测技术
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。
铝合金搅拌摩擦焊焊接缺陷分析
●焊接技术●铝合金搅拌摩擦焊焊接缺陷分析张忠科，孙丙岩，王希靖，王丽（兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室，甘肃兰州７３００５０）摘要：采用搅拌摩擦焊方法对６ｍｍ厚的２Ａ１２及３Ａ２１铝合金进行焊接。
对其焊接速度、旋转速度及压入量等工艺参数选择不当所产生的接头缺陷进行了分析；焊接缺陷的产生与焊接热输入及焊缝塑性金属的软化相关。
当热输入不足或者塑性金属的软化程度较差时都会导致焊接缺陷的形成。
关键词：搅拌摩擦焊；缺陷；２Ａ１２铝合金；３Ａ２１铝合金中图分类号：ＴＧ４５３文献标识码：Ａ文章编号：１００１－３８１４（２００６）１９－００１３－０２ＡｎａｌｙｓｉｓｏｎＷｅｌｄＤｅｆｅｃｔｏｆＦｒｉｃｔｉｏｎＳｔｉｒＷｅｌｄｉｎｇｏｆＡｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙＰｌａｔｅＺＨＡＮＧＺｈｏｎｇ－ｋｅ，ＳＵＮＢｉｎｇ－ｙａｎ，ＷＡＮＧＸｉ－ｊｉｎｇ，ＷＡＮＧｌｉ（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂ．ｏｆＧａｎｓｕＡｄｖａｎｃｅｄＮｏｎ－ｆｅｒｒｏｕｓＭｅｔａｌＭａｔｅｒｉａｌｓ，ＬａｎｚｈｏｕＵｎｉｖ．ｏｆＴｅｃｈｎ．，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００５０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：２Ａ１２Ａｌａｎｄ３Ａ２１Ａｌａｌｌｏｙｉｎ６ｍｍｔｈｉｃｋｎｅｓｓｗａｓｆｒｉｃｔｉｏｎｓｔｉｒｗｅｌｄｅｄｕｓｉｎｇｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｗｅｌｄ．Ｔｈｅｒｅａｓｏｎｓｆｏｒｆｏｒｍｉｎｇｄｅｆｅｃｔｓ，ｗｅｌｄｉｎｇｓｐｅｅｄ，ｒｏｔａｔｉｎｇｓｐｅｅｄａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆｔｈｅｓｈｏｕｌｄｅｒ，ｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｄｅｆｅｃｔｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｉｓｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｈｅｈｅａｔｉｎｐｕｔａｎｄｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙｍａｔｅｒｉａｌｆｌｏｗｉｎｔｈｅｗｅｌｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ．Ｉｎｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔｈｅａｔｉｎｐｕｔｏｒｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙｍａｔｅｒｉａｌｓｏｆｔｅｎｉｎｇｗｉｌｌｒｅｓｕｌｔｉｎｔｈｅｊｏｉｎｔｄｅｆｅｃｔｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｒｉｃｔｉｏｎｓｔｉｒｗｅｌｄｉｎｇ（ＦＳＷ）；ｄｅｆｅｃｔ；２Ａ１２Ａｌａｌｌｏｙ；３Ａ２１Ａｌａｌｌｏｙ随着搅拌摩擦焊（ＦＳＷ）技术的推广，需要对其焊接工艺参数进行调整，以提高接头性能和焊接生产率；但工艺参数的调整会引起一些焊接问题，参数不当时会在接头中出现一些焊接缺陷。
搅拌摩擦焊缺陷分析及其无损检测现状
４ ４・
科技论 坛
搅 拌摩擦焊缺 陷分析及其无损检测现状
郑 波
（ 建 锅 炉 压 力容 器检 验 研 究 院 ， 建 福 州 ３ ０ ０ ） 福 福 ５ ０ ０
摘 要： 搅拌摩擦 焊具有焊接质量高的显著特点 ， 但工艺参数 选择不 当时仍会存在焊接 缺陷。依 据国 内外学者 对搅拌摩擦焊缺 陷分 析及检测方 面的研究 ， 文总结搅拌摩擦焊过程可能产生的缺陷种 类和原 因， 本 及缺 陷检 测方法现状 ， 具体 包括孔洞 、 沟槽 、 未焊透 和 ｚ线 等 四大类缺 陷。 目前对搅拌摩擦焊缺 陷的研 究， 主要是从焊缝成形过程 方面进行研 究， 对缺陷的形成规律及影 响因素之 间的 关系和检测 方法有待进 一步研 究， 最终 实现对缺陷的控制。 关键词 ： 搅拌摩擦焊 ； 缺陷 ； 影响因素； 无损检测现状
１ 述 概 中并 呈现半连续状 ， 被称为 Ｚ线或 Ｓ线 。要避免焊接 过程 中出现 Ｚ 搅 拌摩擦焊 （ｒ ｔｎ Ｓ ｒＷｅ ｉ ， Ｆｉ ｉ ｔ ｌ ｎ 简称 Ｆ 是一种 新型 固相 线，在焊接开始前要对工件表面彻底清洗 和打磨，以去除表面油污 ｃｏ ｉ ｄｇ ｓ 焊接工 艺 ， 是英 国焊接研 究所 于 １９ 年开发 的专利技术 。Ｆ Ｗ 适 和氧 化 层 。 ９１ Ｓ 于连接 同质或异质的多种结构材料 ， 尤其适 于连接常规焊接工艺难 ３缺 陷产 生 的 影 响 因 素 以焊接 的高强铝合金 ； 它具有焊接 温度低 、 焊件变形 小 ， 接头机械性 从 国内外学者对 Ｆ Ｗ 工艺参数和接头组织及性 能的研 究结果 Ｓ 能好不产生类似熔焊接头 的铸造组织缺陷 ， 并且焊缝组织 由于塑性 来看 ， 多因素能对 Ｆ Ｗ 接头组织造成影 响 ， 很 Ｓ 如搅拌头 的形状和尺 流动而细化等优点。 对熔焊方法易于焊接的材料 ， 使用 Ｆ Ｗ 也可显 寸、 转速度和焊接速度 、 Ｓ 旋 搅拌针 扎入 的深度和倾斜 角度 、 对接板 间 著提高接头的性能 ｌ 目前 Ｆ Ｗ 的研究主要集中于不 同材料 Ｆ Ｗ 隙等 。当工艺参数选择不当时 ，Ｓ 接头会 出现典型的孔洞 、未焊 １ ｌ 。 Ｓ Ｓ ＦＷ 工艺参数的优化和接头组织性 能（ 包括拉伸 、 疲劳 、 弯曲等 ） 焊缝 透等缺陷 。 及 检测 的研究上 。虽然 Ｆ Ｗ 能够避免熔焊 中产生 的裂纹 、气孔等缺 Ｓ ３１搅 拌头 。搅拌头是搅拌摩擦焊技术 的核心 ； ． 因此 ， 在焊接前 陷，但是若焊接参数选择不当也会 引入新 的缺陷，例如孔洞、 沟槽 、 合理选择 搅拌头的形状和尺寸 、扎入深度 和倾 斜角度 ，将 有利于 未焊透和 ｚ线等 。依据国内外学者对 Ｆ Ｗ 焊缝缺陷分析及检测方 Ｆ Ｗ 焊缝成形 ， Ｓ Ｓ 从而 降低焊缝出现缺陷 的可能。 法 的研究 ，本文总结 Ｆ Ｗ 过程产生的缺陷种类和原因及缺陷检 测 Ｓ ３２工艺参数 。 ． 若搅拌头固定不变时 ， 搅拌头的旋转速度 ｒ焊接 ｘ 方法 。 速度 ｖ 和焊接压力 Ｐ等 工艺参数 的选取 ，也会 直接影 响焊 缝 的成 ２ Ｆ Ｗ 缺 陷分 析 Ｓ 形 ， 以要避免如孔洞 、 所 沟槽和吻接等危 害性缺 陷的产生 ， 当更慎 应 Ｆ Ｗ 焊接过程中产生 的缺 陷主要有以下几种 ： Ｓ 孔洞 、 沟槽 、 未焊 重地选择这些焊接工艺参数。 透 、 等缺 陷。缺陷产生 主要是 由于在焊接过程 中， 同部位的焊 ｚ线 不 ３３对接板 的间隙。 ． 对接板的间隙也会影响焊缝成形 ； 若对接板 缝金属经历不 同的热机过程过热或塑性材料流动 不足都会导致 缺 的间隙越大越不利于热量向焊核 区扩散 ，导致热影 响区温度升高 ， 陷 的形成。 若将 焊缝分成顶部 、 中部和底部三个部分 ， 只有输入焊缝 晶粒尺寸变大。 间隙越大 ， 焊缝 区出现的孔 洞越大 ， 甚至会在焊缝 中 底部的热量最少而输 出最大 ， 以当焊接工艺参数或焊具尺寸选 择 出现隧道型缺 陷； 所 是由于间隙的存在使得焊缝连接所需的塑性金属 不 当时底部最容易产生焊接缺陷。 减少 ， 在没有塑性金属补充 的情况下焊缝 中只能形成隧道型缺 陷。 ２１孔洞 。孔洞 的形成 主要是 由于焊接过程 中热输 入不 够 ， ． 使 Ｆ Ｗ 焊缝缺陷的产 生是 由多种 因素共 同作用 的结果 ， Ｓ 对于不同 达到塑性 化状态 的材料不足 ， 材料流动不充分而导致在焊缝 内部形 的焊接材 料和焊接工艺 ， 各种因素是相互影响 的。 成材料未完全闭合现象 。 若采用不带螺纹的柱状 或锥状搅拌针进行 ４ Ｆ Ｗ 缺陷的无损检测方法研究现状 Ｓ 焊接更容易产生孔洞缺陷。 该类缺 陷通常位于接 头前进侧的中下部 随着 Ｆ Ｗ 技术在各个领域 的推广应用 ，对焊缝 的成形 质量有 Ｓ 以及 焊 缝 表 面 附近 。 位 于 焊缝 表 面附 近 的 孔洞 方 向与 焊 接 方 向一 更高的要求 。Ｆ Ｗ 焊缝缺陷具有明显的紧贴 、 若 Ｓ 微细和取 向复杂等特 致， 在焊缝 长度方 向上延 伸较 长时也被称为隧道型缺 陷； 它是 Ｆ Ｗ 点 ， Ｓ 这对焊缝缺陷的无损检测有更高的要 求。 目前 ， 国内外 Ｆ Ｗ 的 Ｓ 过程中 比较典 型而且危害最大的一种缺陷。 如果想要避免该类缺 陷 无损检测技术处于缺陷表征 与检测方法探索及技 术积 累阶段 。 通常 除 了要选择适 当的焊接工艺参数外 （ 搅拌头转速 、 焊速 、 压力 ） 还要 采用常规无损检测技术 以及 金相 观察 等方法进行检测 ； 伴随着微机 保证适 当的搅拌 头倾 角一般为 １ 。 ０≤４５’另外还要避免待焊 与 电子技术 的发展 和应用 ，近年来无损检测技术 得到 了快 速的发 ．≤ ５ ． Ｕ 件 之 间存 在 间 隙 。 展， 从而产生了一些高效率 的检测新 方法 。 ２ ． ２沟槽 。沟槽是搅拌头在对接板表面机械搅动后未形成连接 ４１Ｘ射线 。胶片射线照相技术是射线源发出的射线透过被检 ． 的一种严 重缺 陷， 常位于前进侧焊缝表面。它的产生 主要是 由于 物体 ， 通 利用被检物体与其 内部缺陷介质对射线强度衰减的程度不 同 焊接过程中压力过小 ， 导致热输人严重不足发生塑性变形 的材料 大 来携带被检物体 内部信息 ， 并用射线胶片记录下来 ， 经显影 、 定影等 量减少 ， 而且材料流动性 能降低 ， 造成焊缝前进侧 的塑性材料从后 处理 ， 在胶片上形成透视投影影像 ， 通过对影像 的识别来评定被 检 退侧绕流以后不能 回填到前进侧 ， 从而在前进侧焊缝表 面附近形成 物体内部是否存在不连续性 的一种射线无损 检测方法 。 该检测方法 孔洞 ；当材料流动能力进一步 降低时形成孔洞 的范围发生扩展 ， 对材料没有 限制 ， 由于 Ｆ Ｗ 缺 陷可能存在于任意方 向， 得射线 最 但 Ｓ 使 终贯穿焊缝上表面形成 沟槽 。 照射方向很难保持与缺 陷平行 ， 这样 的缺 陷很难被检测 出来 。 ２ ． ３未焊透 。未焊透是 Ｆ Ｗ 焊缝背 面最 常见 的焊接缺陷， Ｓ 是指 洛克希德 马丁公司使用胶 片和数字方法 完成对搅 拌摩擦焊 测 在焊缝底部未形成连接或不完全连接而 出现的“ 裂纹状 ” 缺陷 ， 由于 试板材的射线检验结果显示 具有 ９ ％的概率或 ９ ％的信心能够检 ０ ５ 采用长度 略小于接头厚度 的搅拌头压人 焊缝结合面 ， 利用 搅拌头 测大于或等于材料 厚度 ３ ％的不连续性 未焊透然而 ，在异 种合 金 ０ 轴肩与焊缝表面的摩擦 热进行加 热 、 搅拌而形成连接，所 以总存在 焊接射线胶片方面遇到了严重 的问题 ， 结果 表明探 测不 连续 性的未 定厚度 的未焊透 。 焊接压力过小时容 易形成根部未焊合 。 Ｆ Ｗ 焊透缺陷的能力是有限的。 在 Ｓ 主要的原因是铜和锂 的焊件具有不同的 过程中 ， 如果搅拌针长度 比正常尺寸短，搅拌针在焊接过程 中不能 化学成分 。 ４２渗透 。 ． 渗透是采用毛细管作用 的原理 ， 检测 固体材料及其制 完全搅拌 焊缝厚度方 向上的材料 ， 尤其是接头下部的材料 ， 加上板 材对接 面氧化物 的存 在，在焊接后接头根部 会出现 “ 裂纹状 ” 的未 件的表面与近表 面缺 陷。渗透检测用于检测焊接件 的表面 开 口裂 焊透 缺 陷 。 纹 、 氏体钢和有色金属， 奥 具有检测速度快 、 作简便缺 陷显示 直观 操 ２４ Ｚ线 。 ． 由于焊前表面氧化膜 的存在 ， 焊后在焊缝表面可能形 且检测灵敏度较高等特点 。 渗透检测的主要不 足之处是表面粗糙度 成一层与焊缝 内部不 同的氧化物层 。 由于对接表 面氧化膜在焊接过 影响缺陷的检 出率 以及难以定量控制检验操作的程序。 程中可能未被完全搅拌打碎 ， 氧化物颗粒沿着晶界 分布残 留在焊缝 Ｋｎｈ ｎ ｉ ｅ 研究 了在蚀刻条件 下对 Ｆ Ｗ 测试板材进行渗透检查 ， ｃ Ｓ
搅拌摩擦焊焊接工装的故障分析与维修方法
搅拌摩擦焊焊接工装的故障分析与维修方法一、搅拌摩擦焊简介搅拌摩擦焊是一种高效的固态焊接工艺，适用于各种金属材料的接合。
在搅拌摩擦焊工艺中，焊接头与工件表面之间的摩擦力和挤压力产生摩擦热，达到材料塑性流动的温度，实现焊接。
然而，由于搅拌摩擦焊的复杂性，工装在使用过程中可能会出现故障，影响焊接质量。
二、故障分析1. 工装移动不灵活：工装在搅拌摩擦焊过程中需要进行多轴运动，如果工装的传动部件受损或润滑不良，可能导致工装移动不灵活。
2. 搅拌头异常：搅拌摩擦焊的关键部件是搅拌头，如果搅拌头受损或磨损过度，将严重影响焊接质量。
3. 温度控制不准确：搅拌摩擦焊需要控制焊接区域的温度，如果温度控制不准确，将导致焊接质量下降。
4. 焊接压力异常：焊接压力是影响焊接质量的重要参数，如果焊接压力异常，可能导致焊接头与工件之间的不良接触，影响焊接效果。
三、维修方法1. 定期保养：定期对搅拌摩擦焊工装进行保养，包括清洁、润滑和检查传动部件等，确保工装的正常运行。
2. 更换损坏部件：一旦发现工装的传动部件、搅拌头等关键部件损坏或磨损严重，应及时更换，确保焊接质量。
3. 调整温度控制：根据焊接工艺要求，调整搅拌摩擦焊设备的温度控制参数，确保焊接区域的温度稳定在合适的范围内。
4. 调整焊接压力：根据焊接工件的要求，调整搅拌摩擦焊设备的焊接压力参数，确保焊接压力稳定，保证焊接质量。
通过对搅拌摩擦焊工装故障的分析和相应的维修方法，可以有效提高焊接质量，延长设备使用寿命，确保生产过程的顺利进行。
只有在实践中不断总结经验，才能更好地发挥搅拌摩擦焊工艺的优势，为工件的制造提供更可靠的保障。
伸缩式搅拌头厚铝板搅拌摩擦焊缺陷及其补焊工艺
伸缩式搅拌头厚铝板搅拌摩擦焊缺陷及其补焊工艺李博;沈以赴;胡伟叶【摘要】By using the telescopic stir-pin, 25 mm-thickness 2219-T6 aluminum alloy couple plates were successfully friction-stir welded, and no plunge-through defect induced by the press amount of tool-shoulder was observed in the multi-pass repairing welding process. The microstructures in sound friction-stir welds, material-loss typed and weak-link typed weld defects were observed. The results show that the weld along the weld-thickness direction can be divided into shoulder-affected and pin-affected zones. The formation of defects is associated with the change of the welding parameters, and the inner material-loss typed defects follow volume conservation relationship. For the welds with different-size root flaws prepared by telescopic stir-pin, a non-linear relationship exists between the root-flaw depth and the weld tensile strength. In addition, under the unified welding parameters, by adjusting the telescopic pin length, the effects of multi-pass welding on the microstructure and properties of the resultant welds were investigated.%采用伸缩式搅拌头对25 mm板厚2219-T6铝合金进行搅拌摩擦焊,在多道补焊时避免搅拌头轴肩的二次下压量造成的底部焊穿.对25 mm板厚2219-T6搅拌摩擦焊焊缝的微观组织、材料缺失型缺陷及弱连接型缺陷进行观察.结果表明:焊缝沿厚度方向分为轴肩影响区和搅拌针影响区,焊接参数的变化与这两区域中缺陷的产生存在一定关系,焊缝中的材料缺失型缺陷遵循一定的体积守恒关系.利用伸缩式搅拌头制备不同尺寸的焊缝根部未焊透缺陷,发现未焊透的深度与焊缝抗拉强度呈非线性关系.在统一的焊接参数规范下,调整搅拌针伸出长度进行多道焊,研究多道补焊工艺对焊缝组织性能的影响.【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2012(022)001【总页数】10页(P62-71)【关键词】2219铝合金;搅拌摩擦焊;焊缝缺陷;伸缩式搅拌头;多道焊【作者】李博;沈以赴;胡伟叶【作者单位】南京航空航天大学材料科学与技术学院,南京210016;南京航空航天大学材料科学与技术学院,南京210016;南京航空航天大学材料科学与技术学院,南京210016;中国航天科工集团南京晨光厂工艺研究所,南京210012【正文语种】中文【中图分类】TG146.2搅拌摩擦焊(Friction stir welding, FSW)作为一种多用于铝合金的新型固相连接技术，可避免传统熔化焊造成的焊缝冶金缺陷[1-3]。
铝合金搅拌磨擦焊焊接的方法及缺陷分析
铝合金搅拌磨擦焊焊接的方法及缺陷分析摘要：主要讲述搅拌摩擦焊的原理和特点，现阶段在生产实际中的应用，论述了铝合金焊搅拌摩擦焊原理、特点、设备及焊接中出现的常见焊接缺陷的类型和原因，总结了影响缺陷产生的因素。
关键词：搅拌摩擦焊；铝合金；工艺参数；焊接缺陷引言铝合金焊搅拌摩擦焊接法的开发随着铝合金在高铁、城市轨道客车、汽车、高速艇航空航天等方面应用日益扩大，如何对铝合金进行高效率、高质量的焊接，低成本生产、低人员投入。
生产过程中对环境绿色低碳排放。
就成为突出的课题。
在国外搅拌摩擦焊接技术的发展已是十分成熟，理论体系也较为系统。
但目前的搅拌摩擦焊的研究和应用主要还是铝合金、钢材等高熔点材料。
由于搅拌摩擦焊接技术本身的技术优越特点，加之其独特性与不可替代性，都将会是未来焊接技术发展必然方向之一。
一、搅拌摩擦焊的原理搅拌摩擦焊是一种在机械力和摩擦热作用下的固相连接方法。
搅拌摩擦焊过程中，一个柱形带特殊轴肩和针凸的搅拌头旋转着缓慢插入被焊接工件，搅拌头和被焊接材料之间的摩擦剪切阻力产生了摩擦热，使搅拌头邻近区域的材料热塑化（焊接温度一般不会达到和超过被焊接材料的熔点），当搅拌头旋转着向前移动时，热塑化的金属材料从搅拌头的前沿向后沿转移，并且在搅拌头轴肩与工件表层摩擦产热和锻压共同作用下，形成致密固相连接接头。
二、搅拌摩擦焊的特点搅拌摩擦焊具有适合于自动化和机器人操作的诸多优点。
对于有色金属材料（如铝、铜、镁、锌等）的连接。
在焊接方法、接头力学性能和生产效率上具有其他焊接方法无可比拟的优越性，它是一种高效、节能、环保型的新型连接技术。
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“不能焊接”和所谓“难焊”的金属材料；搅拌摩擦焊对于镁合金、锌合金、铜合金、铅合金以及铝基复合材料等材料的板状对接或搭接的连接也是优先选择的焊接方法；1.焊接效率高对于铝合金车辆地板焊缝，当壁厚1.5mm时，可以实现4-6mm/min的焊接速度，当壁厚2-2.5mm时，可以实现3-5mm/min的焊接速度。
搅拌摩擦焊焊接缺陷的研究
焊接 专题综述 Feature A rticle
能是在焊缝中形成隧道型缺陷 。 搅拌摩擦焊缺陷的产生是多种因素共同作用的结
果 ,对于不同的焊接过程及被焊材料 ,各种因素是相互制 约的。现有的研究仅就某个因素单独作用进行了探索 , 对于各个因素相互作用关系的研究还有待于进一步深入 。
3 搅拌摩擦焊接头缺陷的检测手段
搅拌摩擦焊接头中的缺陷具有明显的紧贴和微细 特点 ,通常采用 X射线 、超声无损检测以及金相观察等 方法进行检测 。
刘松平等人 [ 19 ]研究了 X 射线和超声检测对 FSW 缺陷的检测能力和可检测性 ,并采用光学观察方法对 无损检测 结 果 和 缺 陷 判 别 方 法 进 行 了 验 证 和 对 比 分 析 。结果表明 ,高分辨率超声反射法对搅拌摩擦焊接 头微细缺陷 (如微细孔洞 )有较好的检测能力 ,并研究 了采用变入射角超声反射法解决搅拌摩擦焊焊缝区不 同取向缺陷的无损检测 。通过计算分析超声波在焊缝 区的声波入射角 、缺陷取向和缺陷紧贴性对声波反射 影响 ,确定入射声波的角度变化范围 ,通过改变入射角 获取入射声波在缺陷处的最佳声学反射方向 ,提高入 射声波对不同取向缺陷的检出能力 [ 20 ] 。
过热或者塑性材料流动不足都会导致缺陷的形成 。焊 缝顶部同 时 受 到 搅 拌 针 和 轴 肩 的 强 烈 摩 擦 和 搅 拌 作 用 ,即使焊接速度非常高或者搅拌头的转速不够高 ,仍 然能够保证一定的热输入而形成无缺陷的连接 ; 焊缝 中部只受到搅拌针的摩擦搅拌作用 ,其热输入小于顶 部 ,但其热量的输出也小于顶部和底部 ,因此总的热量 吸收要大于顶部和底部 ,材料软化程度最高 ;输入焊缝 底部的热量最少而输出最大 ,所以当工艺参数选择不 当或焊具尺寸不合适时 ,焊缝底部将出现焊接缺陷 [ 9 ] 。 1. 1 孔 洞
ISO 25239-5 2020 搅拌摩擦焊 铝 质量和检验要求(中文版)
ISO 25239-5:2020搅拌摩擦焊—铝第5部分：质量和检验要求狮子十之八九译目录前言引言1 范围2 引用标准（略）3 名词和术语4 质量要求4.1 概述4.2 焊接人员4.3 检验和试验人员4.4 设备4.5 焊接工艺规程4.6 搅拌摩擦焊搅拌头4.7 焊接接头的准备与装配4.8 预热温度和道间温度的控制4.9 点固焊4.10焊接4.11焊后热处理4.12检验和试验4.13标识和可追溯性附录A（标准）缺欠、试验和检验、验收要求和ISO6520-1代码文献（略）ISO（国际标准化组织）是一个世界范围内的国家标准学会（ISO成员组织）的联合体。
制定国际标准的工作经由ISO技术委员会归口负责。
每个成员组织开发一个项目，由此便形成一个技术委员会，此成员组织有权代表该技术委员会。
国际组织、政府与非政府机构协同ISO共同参与工作。
ISO针对于电工标准化所有事宜和国际电工委员会（IEC）紧密合作。
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ISO 25239-1由IIW国际焊接学会起草，该学会已被批准为国际标准化机构，第三委员会，电阻焊，固态焊接及相关连接工艺，在焊接领域，通过与欧洲标准化委员会（CEN）技术委员会CEN/TC 121《焊接及相关工艺》的合作，ISO理事会根据ISO与CEN之间的技术合作协议（维也纳协议）。
搅拌摩擦焊接头缺陷检测与修复方法
搅拌摩擦焊接头缺陷检测与修复方法中图分类号：T341 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）11-0048-011 缺陷的检测方法铝合金搅拌摩擦焊接头缺陷具有紧贴、细微、取向复杂等特点，增加了缺陷无损检测的难度，目前的检测方法主要有：超声检测、射线探伤、涡流探伤、激光干涉等检测方法。
1.1 超声检测法超声检测技术是基于声波在材料中的传播路径与材料的均匀性有关，当声波的传播路径上出现缺陷时，就会改变原来的传播特性，产生反射、折射和波形转换。
超声检测技术是目前应用于搅拌摩擦焊接头缺陷检测的一种理想的无损检测方法，也是应用最广泛的一种方法，具有灵敏度和检出率高、缺陷定位准确等优点。
超声波定性检测缺陷的方法主要有波形判别法、回波相位法、频谱分析法、超声C和B 扫描法等[1]。
刘松平[2]等人研究了利用超声反射法检测搅拌摩擦焊缝区不同取向的缺陷。
通过计算分析超声波在焊缝区的声波入射角、缺陷取向和缺陷紧贴性对声波反射的影响，确定入射声波的角度变化范围，通过改变入射角获取入射声波在缺陷处的最佳声学反射方向，提高入射声波对不同取向缺陷的检出能力。
检测结果表明，该法可以有效地检出铝合金搅拌摩擦焊缝区不同取向焊接缺陷，是解决搅拌摩擦焊缝区微细和紧贴型缺陷无损检测的一种可行的方法。
另外，利用高分辨率超声波在缺陷的反射回波信号波形（即频谱）的不同，还可以区分缺陷的性质或类型。
徐蒋明[3]等人通过超声波检测中的前后扫查和左右扫查获取缺陷的超声波回波动态波形，分别描述了铝合金搅拌摩擦焊焊缝的包铝陷入缺陷、隧道孔缺陷和未焊透缺陷的动态波形特点，并分析了各缺陷动态波形形成的原因。
结果表明三种缺陷左右扫查的动态波形相似；隧道孔缺陷的前后扫查动态波形具有自身特征，而包铝陷入缺陷和未焊透缺陷的前后扫查动态波形具有光滑平面反射体的前后扫查的动态波形特征，需要辅助以其他手段来区分这两种缺陷并对其定性。
1.2 X射线检测法X射线检测方法基于射线束穿过缺陷区引起的能量衰减原理，利用合理感光材料或用记录仪器记录这种能量衰减，以灰（黑）度变化来评定缺陷的存在。
搅拌摩擦焊的缺陷类型及其检测技术探析
搅拌摩擦焊的缺陷类型及其检测技术探析随着工业科技的发展，工程制造对焊接工艺提出了更高的要求，搅拌摩擦焊作为一种高质量的焊接技术，被广泛应用在航空制造领域。
但在焊接过程中，可能会出现孔洞、沟槽等焊接缺陷，严重制约着该项技术的推广，文章就搅拌摩擦焊的缺陷类型和检测技术进行了深入剖析，实1 概述随着科学技术的快速发展，搅拌摩擦焊技术得到了快速发展，已经在很多领域得到广泛应用，并发挥着非常重要的作用，尤其在航空制造业领域得到广泛应用。
该技术自上世纪九十年代初问世以来，得到了世界各国相关行业的重视，不断加大对其技术的研究力度，从而使该工艺技术得到了迅速发展，以高质量焊接技术被迅速推广应用开来。
但该项技术在工艺参数选择不当时，还是会出现孔洞、沟槽等等焊接缺陷。
基于此，文章首先对搅拌摩擦焊工艺特点、应用领域进行了简要介绍，进而对搅拌摩擦焊接中可能出现的缺陷进行了深入研究，并对缺陷的形成原因进行了剖析，在文章的最后对检测缺陷的技术方法做了进一步总结研究，以便能够使人们对搅拌摩擦焊的缺陷类型和检测技术有更为详细的认识，同时也使搅拌摩擦焊技术充分发挥出其应有的作用和价值。
2 搅拌摩擦焊技术2.1 搅拌摩擦焊搅拌摩擦焊自1991年在英国焊接研究所问世以来，以高质量焊接效果被各工程制造企业所追捧，在近几十年得到快速发展，成为了一种较为成熟的低熔点合金焊接技术。
在传统焊接技术中，由于焊接温度较高，对低温合金材料焊接时，会因材料熔化而造成热裂缝等焊接缺陷，但在搅拌摩擦焊接过程中，由于焊接温度始终低于材料的熔点，可以实现低温焊接，这一焊接效果解决了低温合金焊接的难题，在低熔点有色金属焊接中，可以应用于接头焊接和不同焊接位置的连接。
2.2 工艺特点搅拌摩擦焊技术在经过近几年的快速发展，工艺逐渐完善成熟，在焊接过程中，省去了传统焊接中的焊条、保护气等消耗性材料，实现了绿色焊接，另外在焊接效果方面，以低损伤、高强度的优点，被称为是焊接领域的革命性改变。
ISO 25239-5 2020 搅拌摩擦焊 铝 质量和检验要求(中文版)
ISO 25239-5:2020搅拌摩擦焊—铝第5部分：质量和检验要求狮子十之八九译目录前言引言1 范围2 引用标准（略）3 名词和术语4 质量要求4.1 概述4.2 焊接人员4.3 检验和试验人员4.4 设备4.5 焊接工艺规程4.6 搅拌摩擦焊搅拌头4.7 焊接接头的准备与装配4.8 预热温度和道间温度的控制4.9 点固焊4.10焊接4.11焊后热处理4.12检验和试验4.13标识和可追溯性附录A（标准）缺欠、试验和检验、验收要求和ISO6520-1代码文献（略）ISO（国际标准化组织）是一个世界范围内的国家标准学会（ISO成员组织）的联合体。
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铝合金搅拌摩擦焊根部缺陷的无损检测
第42卷第6期2013年6月热力发电T H E R M A L P oW ER G E N E R A T l0NV01．42N o．6J un．2013铝合金搅拌摩擦焊根部缺陷的无损检测孟永乐西安热工研究院有限公司，陕西西安710032[摘要]采用超声波和涡流检测法对L C9铝合金搅拌摩擦焊根部缺陷进行检测，分析了2种检测方法的灵敏度。
结果表明，超声波和涡流2种检测方法均适用于铝合金搅拌摩擦焊根部缺陷的检测，且灵敏度较高，其中超声波可检出深度≥0．8m m的缺陷，涡流可检出深度≥0。
6m m的缺陷。
[关键词]铝合金；搅拌摩擦焊；根部缺陷；超声波；涡流；无损检测[中图分类号]TG l l5．285[文献标识码]A[文章编号]1002—3364(2013)06—0096-03[1m l编号]10．3969／j．i s sn．1002—3364．2013．06．096N ondes t r uct i ve t e st i ng on f r i c t i on s t i r w e l di ng r oot def ect sM E N G Y ongl eX i’an T her m al P ow e r R es e ar ch I ns t i t ut e C o．，L t d．，C hi na H uane ng G r oup，X i’an710032，Sha anxi P r ov i nc e，C h i naA bs t r a ct：T he F SW r o ot def ect s of L C9al um i num al l oy w er e de t e ct e d by ul t r asoni c and eddy cu r—r en t t es t i ng m e t hods，r es pe ct i vel y．M or e over，t he s ens i t i vi t y of above t W O m et hods w as anal y zed．T he r esul t s s how e d t ha t，bot h t he ul t r as on i c a nd t he eddy c ur r e nt t es t i ng m e t hods w er e sui t a bl ef or de t e ct i ng t he F SW r o ot de t ec t s of t he L C9al um i num al l oy，a nd t he de t e ct i on s ens i t i vi t y oft hem w er e hi gh．T he def ect s w i t h dept h of m or e t han0．8m m ca n be de t ec t e d by t he ul t r asoni c m et hod，and t hat w i t h dept h of m or e t han0．6m m c an be de t e ct e d by t he eddy c ur r e nt t es t i ng m e t hod．K ey w or ds：al um i num al l oy；f r i ct i on st i r w e l di ng；r oot def ect；ul t r asoni c；eddy；nondest r uct i ve t es t搅拌摩擦焊(F r i ct i on s t i r w e l di ng，简称FSW)为铝合金较好的连接方法，被广泛地应用于各种工业领域口]。
搅拌摩擦焊接5083铝合金焊缝缺陷分析
２ ０ｍｍ×８ ｒ ５ ０ｔ ｎ×４ ｍｍ（ × 宽 × 厚 ） 焊 接 设 备 ｕ 长 ．
为小 型搅 拌 摩 擦 焊 机 ， 拌 头 轴肩 直 径 ２ 搅 ２ ｍｍ， 设 计 为光 滑 凹槽 形 状 ， 拌针 设 计 为 带有 螺 纹 的 圆 台 搅 形状 ， ３ ４ｍｍ， 轴肩 处直 径 ７ｍｍ， 长 ． 近 另一 端直 径 ６ｍｍ． 接 速 度 为 ８ 焊 ０ ｍｍ／ ｎ 转 速 分 别 为 ２ ０ ｍｉ ， ５， ３ ０ ５ ０ ７ ０ １ ０ ， ４ ０ ｒｍｉ， 接 倾 角 ３ ， 压 ５ ，０ ，０ ，０ ０ １０ ／ ｎ 焊 。下
拉伸 试 样 沿 垂 直 焊缝 的 横 向切 割 ， Ｇ ／ 按 Ｂ Ｔ ２ —０ ２制 备． 缝 摩擦 面及 横 截 面 经 打磨 及 抛 ２ ８２ ０ 焊
搅拌 头尺 寸及形 状 和 焊 接参 数 （ 速 、 焊 转速 、 倾
角及 下压量 ） Ｆ Ｗ 工 艺 的 主要 控制 因素． 拌 头 是 Ｓ 搅 设计 不合理 或焊 接参数 不恰 当都会 导致 焊缝 缺陷 的
量 ０ ５ｍｍ． ．
转着 插入被 焊 工件 ， 拌 头 和 被焊 材 料 之 间 的摩 擦 搅
产生 了摩擦 热 ， 材料 热塑化 ， 使 当搅 拌工具 沿着 待 焊
界 面向前移 动 时 ， 热塑 化 的 材料 由搅 拌 头 的前 部 向
后部转 移 ， 且在 搅拌 工具 的机械锻 造作 用下 ， 现 并 实 工件 间 的固相连 接．
材
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图 ６为焊 核 区孔 洞 的放大形 貌． ６（） 图 ａ 可看 到
由式 （ ） 知 ， 其 它焊 接 参 数不 变 时 ， 转 速 １可 在 低 导致 热输 入不 足 ， 而影 响 材料 的塑性 流 动 及材 料 进
搅拌摩擦焊检测方法
搅拌摩擦焊检测方法搅拌摩擦焊是一种新型的焊接方法，用于将两个或更多的金属工件连接在一起。
检测搅拌摩擦焊质量的关键是确定焊接过程中是否存在缺陷。
以下是关于搅拌摩擦焊检测方法的10条详细描述：1. X射线检测法：利用X射线对焊缝进行检测，通过观察X射线的显像图像来判断焊接质量。
缺点是成本高、需专业设备以及排放X射线辐射。
2. 热流检测法：通过测量热流对焊接过程的响应来检测搅拌摩擦焊缺陷。
这种方法可以检测到诸如裂纹和气孔等缺陷。
3. 涡流检测法：通过将电流通过敏感线圈以及底座，产生涡流磁场来检测焊缝缺陷。
当涡流受到焊缝缺陷的影响时，敏感线圈中的信号发生变化。
4. 超声波检测法：将超声波传感器放置在焊缝附近，通过记录超声波的反射和传播时间来检测缺陷。
这种方法可以检测到位移、孔隙和裂纹等缺陷。
5. 磁粉检测法：将可磁化的粉末涂覆在焊缝上，通过观察粉末是否被吸附来检测焊缝缺陷。
这种方法适用于冷态和热态下的搅拌摩擦焊缺陷检测。
6. 探伤仪检测法：使用探伤仪来检测焊缝中的缺陷。
可以使用不同类型的探头和传感器来检测不同类型的缺陷。
7. 声纳检测法：利用声纳技术来检测焊缝的流体动力学特性。
通过分析声波信号的频率和振幅来判断焊接质量。
8. 红外检测法：使用红外传感器来检测焊接过程中产生的热量。
通过观察热源的分布和强度来判断焊接质量。
9. 光学检测法：使用光学传感器来检测焊缝表面的光学性质。
通过分析反射和散射光的特征来判断焊接质量。
10. 振动检测法：通过测量焊接过程中的振动信号来检测焊缝的质量。
可以通过分析振动信号的频率和振幅来判断焊接质量。
铝合金搅拌摩擦焊隧道型缺陷的研究及控制措施
综上，接头结构不是造成6082对接板材隧道缺 陷出现的原因。
第二，焊接热量分析。搅拌头旋转速度和焊接 速度是焊接过程中最常的调节参数，它直接关系到 焊接过程中的产热情况。一般来说，搅拌头旋转速 度越大，焊接过程产热越多；焊接速度越大，单位 长度焊缝获得热量越小。搅拌摩擦焊接过程的热输 入qE可以用公式表示
焊接技术
铝合金搅拌摩擦焊隧道型缺陷的 研究及控制措施
中车唐山机车车辆有限公司 （河北 063035） 陈晓霞 张艳辉 王陆钊 李充 马永志
【摘要】本文通过6082对接板材及6005A对搭接型材接头进行搅拌摩擦焊接试验，对搅拌摩擦焊隧道型 缺陷进行研究。采用射线探伤、宏观金相试验及微观金相试验方法，通过对缺陷形貌及特征进行分析，采
首先，6082对接板材隧道缺陷分析。第一，结 构分析。当试件之间留有过大间隙时，常会在焊缝 中间发现隧道型缺陷，由于间隙的存在使得焊缝中 塑性金属数量减少，在没有塑性金属不断补充的情 况下，只能在焊缝中形成隧道型缺陷。由于6082板 材对接试验间隙已经控制在0.1mm以内，间隙不是 影响隧道型缺陷的原因。
隧道型缺陷形成的根本原因是焊缝区域没有足 够的塑性状态金属填充，造成没有足够塑性状态金 属的原因有两点：一、接头结构对塑性金属的包拢 作用不足，造成塑性金属流失没有有效的塑性金属 回填到焊缝区域；二、焊接热量不足，没有形成足 够的塑性金属。所以，从上述两方面出发，分别对 6082对接板材试验及6005A对搭接型材试验过程中 形成的隧道型缺陷进行分析。
用调整焊接参数的措施解决了6082对接板材焊缝中隧道型缺陷问题；采用加强型材包拢结构、优化搅拌头 结构、调整焊接参数的措施解决了6005A对搭接型材焊缝中隧道问题。
铝合金搅拌摩擦焊缺陷及修补方法
工艺 因素存在 不 一 致 等 原 因 ，也 会 在 车 辆产 品生 产 中产 生一些 缺 陷 ，随着 该 项 技 术 在 铝 车体 制 造 上 的推广 应用 ，对 搅 拌 摩 擦 焊 缺 陷 的控 制 和处 理 已成 为轨 道 车辆 铝 合 金 车 体 生 产 中考 虑 的 问题 ， 也是 完善 铝 合 金 车 体 搅 拌 摩 擦 焊 工 艺 的 重 要 环 节 。
文 中着重 分 析 了搅 拌 摩擦 焊缺 陷分 析及 处理 方法 ，为 加快 搅拌 摩 擦 焊 技 术 在 铝 合金 车体 的推 广应 用 提供依 据 。
１ 搅 拌 摩 擦 焊 技 术 特 点
搅拌 摩擦 焊 是 一 项 相 连 接技 术 ，该技 术 通
收 稿 日期 ：２０１６－０２—２５ 基 金 项 目 ：长春 市 重 大科 技攻 关 项 目（２０１３０３５）；长春 轨 道客 车股 份 有 限公 司技 术 开发 项 目（Ｊ００００００００１８Ｋ） 作 者 简 介 ：王大 臣 （１９８１一 ），男 。汉族 ，山 东 齐 河 人 ，长 春 轨 道 客 车 股 份 有 限公 司 高 级 工 程 师 ，主 要 从 事 轨 道 车 辆 车 体 焊 接 工 艺 和 理
化 检 验 方 向研 究 ，Ｅ—ｍａｉｌ：ｗａｎｇｄａｃｈｅｎ＠ ｃｃｃａｒ．ｃｏｍ．ｃｎ．
Ｄｅｆｅｃｔｓ ｏｆ ａｌｕｍ ｉｎｕｍ ａｌｌｏｙ Ｆｒｉｃｔｉｏｎ Ｓｔｉｒ Ｗ ｅｌｄｉｎｇ ａｎｄ ｒｅｐａｉｒ ｍｅｔｈｏｄ
Ｗ ＡＮＧ Ｄａｃｈｅｎ
（ＣＲＲ Ｃ Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ Ｒ ａｉｌｗ ａｙ Ｖ ｅｈｉｃｌｅｓ Ｃｏ．Ｌｔｄ．， Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３００６２，Ｃ ｈｉｎａ）
搅拌摩擦焊接头内部孔洞缺点
搅拌摩擦焊接头内部论文孔洞缺点论文摘要：若是想要幸免焊接进程中显现隧道型缺点，除要选择适当的焊接工艺参数外（搅拌头转速、焊速、压力），还要保证适当的搅拌头倾角，一样为，另外还要幸免待焊件之间存在间隙。
实验还发觉，采纳带螺纹的锥形搅拌针比不带螺纹的搅拌针更易幸免隧道型缺点的产生，因为带螺纹的锥形搅拌针增大了塑性金属的流动性。
相关于搅拌摩擦焊缝表面缺点，内部缺点对焊缝的性能阻碍更为严峻，而且不易发觉，要借助于一些缺点检测工具，而且有的缺点必需用专门的检测工具才能够发觉。
内部缺点要紧包括内部孔洞和隧道、Z线和界限、吻接等。
1 内部孔洞内部孔洞的形成缘故与表面孔洞有本质的区别，前者涉及到搅拌摩擦焊接头内部热塑性材料的复杂流动情形。
当焊接进程的热输入不足时，达到塑性化状态的材料不足，材料流动不充分而致使在焊缝内部形成材料未完全闭合。
当采纳不带螺纹的柱状或锥状搅拌针的搅拌头进行焊接时接头容易显现该类缺点。
通常位于接头前进侧的中下部和焊缝表面周围，如图1。
内部孔洞与接头内部热塑性材料的流动情形有直接关系，实验研究说明，搅拌摩擦焊接进程中接头前进侧与返回侧的材料流动是不对称的，如图2，前进侧母材的流动方向和搅拌针周围的热塑性材料流动方向相反，而返回侧母材的流动方向和搅拌针周围的热塑性材料流动方向相同，因此造成前进侧的材料流动情形比返回侧复杂。
搅拌针周围的热塑性材料在搅拌针的旋转作用下之前进侧被带到返回侧，并在返回侧发生沉积，若是焊接参数不适当，致使焊接进程温度较低，热塑性材料的流动状态变差，如此前进侧被搅拌针带走的材料得不到及时的补充，因此就会在接头内部形成孔洞。
图3是焊接进程中材料沿厚度方向的流动示用意，其中图3（a）、（b）和（c）别离为焊缝前进侧上部、中部和下部的材料流动情形，而3（d）、（e）和（f）别离为返回侧上部、中部和下部的材料流动情形。
前进侧上部的热塑性材料在轴肩的压力和搅拌针螺纹的作用下要紧向下流动，如图3（a），而前进侧下部由于受轴肩的作用小，只是在搅拌针的旋转与挤压作用下带动一部份材料向上运动，如图3（c），当这部份向上运动的材料碰到由上部传送下来的材料，致使在前进侧中部的材料流动情形变得异样复杂，如图3（b），两股交汇的热塑性材料向焊核内部运动，并在孔洞周围沉积下来；相对前进侧，返回侧的材料运动形式就简单得多，热塑性材料在轴肩和搅拌针的作用下由上部向下部运动。
搅拌摩擦焊常见缺陷及其无损检测技术-最新文档资料
搅拌摩擦焊常见缺陷及其无损检测技术搅拌摩擦焊( Friction Stir Welding )作为一种新型固态焊接技术，自1991 年诞生以来，其研究与应用已取得突飞猛进的发展，现已在国外诸多工程制造领域得到广泛应用。
目前，国内主要航空制造企业已陆续引进了该技术，由于焊接过程中焊缝温度始终低于被焊材料的熔点，可避免传统熔焊方法易产生的气孔和热裂纹等缺陷，因而特别适合于传统熔焊方法难以实现的铝合金等低熔点有色金属及其合金的焊接。
尽管搅拌磨擦避免了传统熔焊易产生的缺陷，但由于该技术自身特点以及工艺参数选取不当等因素影响依然会产生一些特征不同于熔焊方法的缺陷。
针对这一问题，本文对搅拌摩擦焊的几种常见缺陷以及无损检测技术进行探讨，以供业内相关人员参考。
1搅拌摩擦焊常见缺陷的产生原因搅拌摩擦焊的常见缺陷可分为三种基本类型：未充分填充、未焊透、根部不连续。
1.1未充分填充焊接过程中，焊缝中受到热- 机联合作用的塑化金属会发生流动，是搅拌摩擦焊焊缝形成的基本特征。
塑化金属的流动行为可分解为三种简化形式：塑化金属受搅拌头作用而产生圆周运动；塑化金属沿焊接方向的水平流动；塑化金属在焊缝厚度方向的流动。
若焊接参数选择不当，会造成焊接过程中塑化金属不能在搅拌头后方和焊缝厚度方向充分填充，因此沿焊缝水平方向将产生间隙。
这个会因程度的差别而有两种表现形式，当塑化金属填充效果极差时，表现为暴露于焊缝表面的沟槽；当塑化金属填充有轻微不足时，则在焊缝内部形成孔洞。
产生此类缺陷的原因主要是由于焊接参数选取不当，会导致焊接时的热输入量过高或不足所致。
当热输入过高时，焊缝金属软化程度急剧升高，与搅拌头之间的摩擦作用减弱，甚至产生相对滑移；而当热输入过低时，焊缝金属软化程度不足，同样无法充分流动。
1.2未焊透未焊透是指在焊缝底部未形成连接或不完全连接的缺陷。
未焊透的产生实际上是由于搅拌头上用来插入接合面的搅拌针长度不足或是焊接时搅拌头轴肩对被焊工件的顶锻压力不够所造成。
铝合金搅拌摩擦焊根部缺陷的无损检测
铝合金搅拌摩擦焊根部缺陷的无损检测
孟永乐
【期刊名称】《热力发电》
【年(卷),期】2013(042)006
【摘要】采用超声波和涡流检测法对LC9铝合金搅拌摩擦焊根部缺陷进行检测,分析了2种检测方法的灵敏度.结果表明,超声波和涡流2种检测方法均适用于铝合金搅拌摩擦焊根部缺陷的检测,且灵敏度较高,其中超声波可检出深度≥0.8 mm的缺陷,涡流可检出深度≥0.6 mm的缺陷.
【总页数】3页(P96-98)
【作者】孟永乐
【作者单位】西安热工研究院有限公司,陕西西安710032
【正文语种】中文
【中图分类】TG115.285
【相关文献】
1.焊接速度对2219铝合金搅拌摩擦焊根部塑性流动的影响 [J], 王道;黄春平;李建萍;柯黎明
2.6082铝合金搅拌摩擦焊接头根部缺陷的微观特征 [J], 周平; 戴启雷; 张元杰
3.2024铝合金薄板搅拌摩擦焊接头缺陷超声无损检测 [J], 王波; 高双胜; 马明
4.根部缺陷对搅拌摩擦焊接头拉伸性能影响 [J], 周平;戴启雷;张元杰
5.铝合金搅拌摩擦焊接头根部缺陷控制 [J], 周平
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搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding）作为一种新型固态焊接技术，自1991年诞生以来，其研究与应用已取得突飞猛进的发展，现已在国外诸多工程制造领域得到广泛应用。
目前，国内主要航空制造企业已陆续引进了该技术，由于焊接过程中焊缝温度始终低于被焊材料的熔点，可避免传统熔焊方法易产生的气孔和热裂纹等缺陷，因而特别适合于传统熔焊方法难以实现的铝合金等低熔点有色金属及其合金的焊接。
尽管搅拌磨擦避免了传统熔焊易产生的缺陷，但由于该技术自身特点以及工艺参数选取不当等因素影响依然会产生一些特征不同于熔焊方法的缺陷。
针对这一问题，本文对搅拌摩擦焊的几种常见缺陷以及无损检测技术进行探讨，以供业内相关人员参考。
1 搅拌摩擦焊常见缺陷的产生原因
搅拌摩擦焊的常见缺陷可分为三种基本类型：未充分填充、未焊透、根部不连续。
1.1 未充分填充
焊接过程中，焊缝中受到热-机联合作用的塑化金属会发生流动，是搅拌摩擦焊焊缝形成的基本特征。
塑化金属的流动行为可分解为三种简化形
式：塑化金属受搅拌头作用而产生圆周运动；塑化金属沿焊接方向的水平流动；塑化金属在焊缝厚度方向的流动。
若焊接参数选择不当，会造成焊接过程中塑化金属不能在搅拌头后方和焊缝厚度方向充分填充，因此沿焊缝水平方向将产生间隙。
这个会因程度的差别而有两种表现形式，当塑化金属填充效果极差时，表现为暴露于焊缝表面的沟槽；当塑化金属填充有轻微不足时，则在焊缝内部形成孔洞。
产生此类缺陷的原因主要是由于焊接参数选取不当，会导致焊接时的热输入量过高或不足所致。
当热输入过高时，焊缝金属软化程度急剧升高，与搅拌头之间的摩擦作用减弱，甚至产生相对滑移；而当热输入过低时，焊缝金属软化程度不足，同样无法充分流动。
1.2 未焊透
未焊透是指在焊缝底部未形成连接或不完全连接的缺陷。
未焊透的产生实际上是由于搅拌头上用来插入接合面的搅拌针长度不足或是焊接时搅拌头轴肩对被焊工件的顶锻压力不够所造成。
在搅拌摩擦焊焊接过程中，如果搅拌针长度合适，两块对接板材之间对接面上的氧化物会在搅拌针旋转和前进过程中被打碎，在搅拌头后部形成致密的接头，氧
搅拌摩擦焊常见缺陷及其无损检测技术
张光伟1 王晓东2
（1.西安航空发动机（集团）有限公司，陕西 西安 710021；
2.中航发动机控股有限公司，北京 100028）
摘要：
文章介绍了搅拌摩擦焊的几种常见缺陷及其产生原因，并详细介绍了当前搅拌磨擦焊焊缝缺陷可以采用的几种基本无损检测方法，比较其优势与不足，认为目前超声检测与涡流检测方法相结合能够较大程度识别搅拌摩擦焊焊缝缺陷。
关键词：
搅拌摩擦焊；超声波检测；涡流检测；渗透检测；射线检测中图分类号：
TG115 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）32-0027-03 2012年第32/35期（总第239/242期）NO.32/35.2012
（CumulativetyNO.239/242）
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化物弥散分布在接头中。
但如果搅拌针长度偏短，搅拌针在焊接过程中不能完全搅拌焊缝厚度方向上的材料，尤其是焊缝下方的材料，在焊接后接头根部会出现未焊透缺陷。
其中母材结合相对紧密的未焊透缺陷被称为“吻接”（kissing bond），它是未焊透缺陷的一种特殊形式。
1.3 根部不连续缺陷
根部不连续缺陷也称为“S 曲线”或“Z 曲线”，目前学术界对于此缺陷尚未形成统一的定义，但多数学者认为它是一种根部的弱连接缺陷。
产生此缺陷的主要原因是由于被焊材料的表面存在氧化膜，焊后在焊缝表面可能形成一层与焊缝内部材料组织不同的氧化物层，由于在焊接过程中对接表面的氧化膜未被完全打碎，从而在焊缝中残留，并呈半连续分布。
2 搅拌摩擦焊常用检测方法及原理
从目前国内的研究与生产实践情况来看，传统的检测方法中已有以下四种被应用于搅拌摩擦焊焊缝缺陷的检测：
2.1 超声波检测
超声波检测方法是指利用探头发射的超声波束在试件中传播，对超声波的反射和透射行为进行研究，从而对试件进行宏观缺陷、几何特性以及组织结构等的检测和表征，并进而对其特定应用性进行评价的技术。
超声波是一种频率高于20kHz的机械波，它具有如下的特点：超声波声束能量集中在特定的方向上，并且在介质中沿直线传播，具有良好的指向性；其在介质中传播时，会发生衰减和散射；超声波在异种介质的界面上将产生反射、折射和波型转换。
利用超声波的这些特性，可以获得从缺陷界面反射回来的反射波，从而达到探测缺陷的目的；超声波在固体中的传输损失很小，探测深度大，由于超声波在异质界面上会发生反射、折射等现象，尤其是不能通过气体固体界面，因此当焊缝中出现孔洞等缺陷时，超声波传播到金属与缺陷的界面处时，就会发生反射。
反射回来的超声波被探头接收，通过仪器内部的电路处理，在仪器的荧光屏上就会显示不同高度和有一定间距的波形，可以根据波形的变化特征判断缺陷在工件中的深度和位置等信息。
超声波检测方法按所采用的波形可分为纵波法、横波法以及表面波法。
纵波法是使用直探头发射纵波进行探伤的方法，纵波波束垂直入射至试件探测面，在试件中仍以纵波波形传播并且传播方向不变，该方法又称垂直法，对与探测面平行的缺陷检出效果最佳。
横波法是通过波形转换得到横波进行探伤的方法。
由于入射到试件中的横波束与探测面成锐角，所以又称为斜射法，该方法可以发现运用纵波法不易发现的缺陷。
利用表面波探伤时，由于表面波的波长比横波波长短，因此表面波在传播过程中衰减也大于横波。
表面波对于表面上的油污、不光洁等反应敏感，并且波束能量大量地衰减。
在对焊缝进行超声检测时通常采用横波法，有利于检测到焊缝内部缺陷。
因此利用横波斜探头可对搅拌摩擦焊焊缝缺陷进行检测。
图1为运用横波检测法对工件中缺陷的检测示意图，当超声横波以入射角ß入射到试件下表面的界面上时，声波经上、下表面反射形成V形路径。
如果声波在前进中没有遇到任何阻碍，声波则不会反射回来，荧光屏只显示始波T。
如果在超声传播途中遇到缺陷时，部分声波将反射回探头，在荧光
屏上则可显示出缺陷回波F。
图1 横波斜探头探伤示意图
2.2 涡流检测
涡流检测是建立在电磁感应原理基础之上的一种无损检测方法，通常由三部分组成，即载交变电流的检测线圈（探头）、检测电流的仪器和被检金属工件。
如图2所示，当载有交变电流的检测线圈
29
靠近金属工件时，由于激励线圈磁场的作用，工件中会产生涡流，该涡流同时产生一个与原磁场方向相反的磁场，并部分抵消原磁场，导致检测线圈电阻和电感分量变化。
若焊缝中存在缺陷，就会改变涡流场的强度及分布，使线圈阻抗发生变化，通过检测这个变化就可判断出被测试件的性能及缺陷。
涡流检测在实际应用中，电导率、磁导率、频率、缺陷类型以及工件厚度等的变化都会引起阻抗的
变化。
图2 涡流检测原理示意图
2.3 渗透检测
渗透检测是一种以毛细作用原理为基础的检测技术，主要用于检测非疏松孔的金属或非金属部件的表面开头缺陷。
检测时，将溶有荧光染料或着色染料的渗透液施加到零部件表面，由于毛细作用，渗透液渗入到细小的表面开口缺陷中，清除着在工件表面的多余渗透液，经干燥后再施加显像剂，缺陷中的渗透液在毛细现象的作用下被重新附着到零件表面上，就形成放大了的缺陷显示，即可检测出缺陷的形貌和分布状态。
渗透检测易受工件表面状态影响，目前只能检测表面开口缺陷，对于未开口的近表面缺陷及其他内部缺陷则无法识别。
2.4 射线检测
射线检测是利用射线（X射线、γ射线、中子射线等）穿透被检测工件过程中具有一定的衰减规律，根据通过工件各部位衰减后射线强度检测工件内部缺陷的一种方法。
不同物体其衰减程度不同，
衰减的程度由物体的厚度、物体的材质品种以及射线的种类而定。
当使用射线种类固定后，衰减后射线强度取决于被检工件厚度和工件的密度。
如工件中含有孔洞时，有孔洞的部分不易吸收射线，不容易透过。
3 结语
实践证明，在常用的无损检测技术中，射线检测成本较高，不利于广泛采用；渗透检测容易受到工件表面状态的影响，且只能检测表面开口缺陷。
相比这两种方法，超声检测设备简单，成本较低，能够检测焊缝内部细密、紧贴型缺陷，如孔洞缺陷、“S曲线”；而涡流检测具有灵敏、快速的特点，适合于检测工件表面与近表面缺陷，如未焊透、“吻接”等。
因此超声检测与涡流检测是目前国内主要采用的检测手段。
目前，如何高效地检测搅拌摩擦焊焊缝缺陷已成为我国航空制造领域日益重要的热点问题，国内已有越来越多的科研机构和企业致力于这方面的研究。
相信随着搅拌摩擦焊技术在我国的推广与发展，其相应的无损检测技术也将不断地完善。
参考文献
[1] 黄春平．搅拌摩擦加工研究进展及前景展望[J]．稀有
金属材料与工程，2011，（1）．
[2] 刘松平．搅拌摩擦焊缝变入射角超声检测方法研究[J]．
无损检测，2006，（5）．
[3] 张旭辉． 超声无损检测技术的现状和发展趋势[J]．机
械制造，2002，（7）．
[4] 封秀敏．焊接结构的无损检测技术[J]．焊接技术，2011，
（6）．
作者简介：张光伟（1968-），男，天津人，西安航空发动机（集团）有限公司工程师；王晓东（1982-），男，辽宁海城人，中航发动机控股有限公司工程师。
（责任编辑：周加转）。