搅拌摩擦焊培训-

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镁合金搅拌摩擦焊：镁合金是最轻的工程金属材料，是搅拌摩擦焊发展的一
个重要方向。 已经得到研究的有：AZ31、AZ81、AZ91、MB2、MB3、MB8、AM50、AM60等， 接头系数〉90%。
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工艺技术研发
铜合金搅拌摩擦焊：在电子、电力、能源行业应用广泛，除了高能熔 焊（电子束、激光）技术外，摩擦焊是高效优质的焊接方法。 已经实现搅拌摩擦焊铜合金：T1、T2、Ht60、Ht72、Ht90，接头系数〉
85%。
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FSW of High Melting-Temperature Materials
Ti的FSW
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FSW of High Melting-Temperature Materials
EWI与美国海军合作，针对先进两栖 装甲战车部件，系统开展钛合金搅拌 摩擦焊技术攻关。
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FSW of High Melting-Temperature Materials
AISI 304L不锈钢搅拌摩擦焊
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FSW of High Melting-Temperature Materials
Duplex 2205不锈钢搅拌摩擦焊
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异种材料搅拌摩擦焊
Cu-Al
Steel-Al
搅拌摩擦焊技术应用 —— 汽车
自动化的焊接设备
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与FANUC机器人配合，实现了轮毂内外焊的全自动上下料操作。
搅拌摩擦焊技术应用 —— 汽车
自动化的焊接生产设备
与轮毂的Disk和Plate自动装配线和在线超声波检测设备进行集成，实现了一 键操作，全自动焊接，6分钟可生产一件轮毂，大大提高了效率。
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Relevant machine types for FSW
Different machine concepts suitable for FSW
Special FSW machines
CNC milling machines
source: ESAB
source: Heller
Parallelkinematic Systems (Tripods, Hexapods)
Licensed to over 250 organisations
全球有250多家专利许可单位，三千余项专利
Applications in marine, aerospace,
automotive, rail, and construction. 应用领域包括海洋船舶、航空航天、汽车、轨 道交通及建筑等行业
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钢铁
技 术 特 点
适用性广的焊接技术
接 头 及 结 构 形 式
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搅拌摩擦焊标准
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搅拌摩擦焊标准
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搅拌摩擦焊标准
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内容提要
一、搅拌摩擦焊技术简介 二、搅拌摩擦焊技术工业化应用
三、搅拌摩擦焊新技术与新装备
四、结束语
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搅拌摩擦焊工业化应用
国外
国内
厚度：3mm~14mm 材料：5083-H111、 2024-T3 6082-T6、6005A-T6 搅拌工具技术 焊接工艺技术 产品开发技术
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Floating Bobbin FSW 浮动式双轴肩搅拌摩擦焊工艺
TWI
3mm 6082-T6曲板
日本轻金属
3.3mm 6005A-T6型材
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搅拌摩擦焊技术应用 —— 冶金
冶炼工业：阴极导电梁、阴极板、阳极板等；
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搅拌摩擦焊技术应用 —— 其它
其它工业：机箱等箱体结构焊接
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内容提要
一、搅拌摩擦焊技术简介
二、搅拌摩擦焊技术工业化应用
三、搅拌摩擦焊新技术与新装备 四、结束语
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FSW主要研发方向
微观组织表征、连接机理、超塑性机制等 各种材料焊接性、工艺及综合性能试验评估
Applied for joining of Al, Mg, Ti, Cu, Pb,
Steels 已实现铝、镁、铜、锌、铅、钢铁、钛合金等 材料的连接
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搅拌摩擦焊简介
Rotating
Plunging
Heating
4welding
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搅拌摩擦焊简介
Wayne Morris THOMAS
分体式铝合金轮毂
配合汽车轻量化战略，开发出了两件 式铝合金轮毂，分为disk和plate， 均为压力铸造的A356铝合金。
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搅拌摩擦焊技术应用 —— 汽车
搅拌摩擦焊解决方案（内焊）
利用可回抽功能的搅拌摩擦焊，进行环缝焊接，实现无尾孔。且焊缝 为细小、致密的锻造组织，气密性和动平衡均优良。
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汽车组装
Car : Zoé 1st electrical car in serial production in Europe 欧洲首批电动汽车批量生产 Target: 90 000 vehicles / year in 2013 目标：90000辆/年 2013年
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搅拌摩擦焊技术应用 —— 汽车
1991年12月6日，UK & PCT/GB92/02203
‘Improvements Relating to Friction Welding’
1995年10月24日，US Patent 5460317
‘Friction Welding’
1995年1月5日，中国专利 95192193.2 ‘摩擦搅拌焊接方法及摩擦头’
搅拌摩擦焊 技术发展应用现状
内容提要
一、搅拌摩擦焊技术简介 二、搅拌摩擦焊技术工业化应用
三、搅拌摩擦焊新技术与新装备
四、结束语
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搅拌摩擦焊简介

Invented in 1991 by TWI TWI在1991年发明了全新的非熔化的焊接工艺 Industrialised within 5 years 5年内实现产业化发展
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搅拌摩擦焊技术应用 —— 汽车
新能源汽车电池壳体制造——搅拌摩擦焊
中乌固连
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搅拌摩擦焊技术应用 —— 汽车
Industrial organization: 工业流程
Battery tray manufacturing
电池托盘制造
Battery installation
电池安装
Car assembly
Part
Source: TWI
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Stationary Shoulder FSW
Results in improved surface finish, no surface undercut, reduced surface heat input and significantly lower process forces
Al
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱFe
Ti-Al
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FSW新技术——搅拌摩擦点焊
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搅拌摩擦点焊
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FSW新技术—— 双轴肩搅拌摩擦焊
双轴肩搅拌焊接技术
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Floating Bobbin FSW
Floating Bobbin FSW
Tool Holder
Fixed Bobbin FSW
Tool Holder
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搅拌摩擦焊技术概念——物理内涵
摩擦热与塑性变形产热
热力耦合 剧烈塑性变形、高应变率
接头强度与塑性
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技 术 特 点
单道焊接长度达到 30000mm（国内24000mm） 单道焊接厚度达到150mm（国内80mm）
薄板焊接速度达到 6000mm/min（国内2.5m/min)
新能源汽车电池壳体制造——Mini Copper
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搅拌摩擦焊技术应用 —— 汽车
本田宣布，2012年9月上市的美国版新款“雅 阁”采用了以搅拌摩擦焊接（FSW）工艺接合 铝（Al）合金和钢的副车架
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搅拌摩擦焊技术应用 —— 汽车
本田2013款雅阁9
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搅拌摩擦焊技术应用 —— 汽车
Shaped bead
Stationary Shoulder
Part
Part
Source: TWI
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Stationary Shoulder FSW—AdStir
Source: TWI
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机器人FSW技术发展
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工业机器人发展背景
我国已经成为世界公认的制造大国，随着劳动 力成本不断提高，产品质量性能要求的不断提高、 提高我国工业生产自动化水平， 由劳动密集型向技 术密集型转变已经成为必由之路。 从2010年开始我国工业机器人需求量激增，较 2009年增长了1.71倍。预计到2016年我国将成为全 球最大的机器人应用国。
FSW of High Melting-Temperature Materials
There are six completely invisible FSW joints. Diameter = ~4 meters
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钛合金搅拌摩擦焊
–焊接工具 –垫板材料 –冷却系统 –气体保护
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1991
1994
1996
1998
2000
2002
2004
2006
2008 2010 2012
搅拌摩擦焊技术应用 —— 列车
车身壁板、地板、驱动箱、散热器等
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搅拌摩擦焊技术应用 —— 电力
热沉器、散热器、软连接等
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搅拌摩擦焊技术应用 —— 汽车
• 汽车产品： 汽车空调、轮毂、电动汽车电池托盘、电机壳体
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焊接机器人发展方向 全世界在役工业机器 人中大约有将近一半以上 用于各种形式的焊接领域。 焊接机器人具有高效率、 质量稳定、工作可靠且通 用性强等优点。 焊接机器人正经历着由 单机示教再现型向智能化、 柔性化焊接机器人集群方 向发展。
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机器人FSW技术优势
重载工业机器人与先进焊接 装备的系统集成可实现空间复杂 结构的搅拌摩擦焊，极大提升焊 接加工柔性，适用于空间复杂结 构焊接，并可进一步提升焊接自 动化程度和生产效率，技术优势 和社会经济效益显著。
Fixed Bobbin Tool
Component
Balanced Forces
Component
Source: TWI
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Z Axis control
Fixed Bobbin Tool
Floating Bobbin FSW
Source: TWI
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Floating Bobbin FSW 浮动式双轴肩搅拌摩擦焊工艺
各类产品结构搅拌摩擦焊应用技术
新型搅拌摩擦焊方法研究
塞焊、点焊、双轴肩、静轴肩、无针、复合焊等
搅拌摩擦焊衍生材料加工技术
材料改性制备、钎焊扩散焊、内孔道加工、挤压制丝等
搅拌摩擦焊无损检验及质量评估
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搅拌摩擦焊技术体系
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搅拌摩擦焊工具-搅拌头技术
搅拌摩擦焊心脏---工具： 搅拌摩擦焊工具选材及热处理 • 工具钢、钨合金、PCBN 搅拌摩擦焊工具设计技术核心 • 载荷、热能、流变、焊透、成形 搅拌摩擦焊工具加工及表面技术
Source: TWI
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Stationary Shoulder FSW
SSFSW of 2mm to 4mm AA6082
Source: TWI
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Stationary Shoulder FSW—AdStir
AdStir Butt FSW
FSW Tool
FSW Tool
Wire Stationary Shoulder
CFSWC
3.3mm 6005A-T6型材
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FSW技术最新发展动态 —— 静轴肩
Stationary Shoulder FSW
FSW Tool
Stationary Shoulder
• Originally developed for FSW of low conductivity materials i.e. titanium • The FSW probe rotates through a stationary shoulder / sliding component. • The non-rotating shoulder component adds no heat to the weld surface. • The resulting heat input profile is basically linear.
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技 术 特 点
真正的绿色焊接技术
无烟雾 无弧光


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无飞溅
无需填丝 无需开坡口 无需焊前处理 无需保护气
技 术 特 点
焊接材料：涵盖全系列铝合金、铝锂合金，镁合金、钛合金、铜合
金、铅合金、钢铁材料、以及不同系列铝合金、铝-镁、 铝-钢等异种材料。
镁合金
钛合金
铜合金