關(guān)于攪拌摩擦焊你想知道的都在這

時間：2022-02-10作者：永康市國海自動化設(shè)備有限公司瀏覽：251

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1 攪拌摩擦焊的原理

攪拌摩擦焊是指利用高速旋轉(zhuǎn)焊接工具和工件摩擦產(chǎn)生的熱量，使焊接材料局部塑性。當焊接工具沿焊接界面向前移動時，塑性材料在焊接工具的旋轉(zhuǎn)摩擦作用下從焊接工具的前部流向后部，在焊接工具的擠壓下形成致密的固相焊縫。

常用術(shù)語解釋

（1）前進側(cè)（Advancing Side,AS）和后退側(cè)（Retreating Side,RS）：焊縫分為兩側(cè)，由焊具的旋轉(zhuǎn)方向和前進方向決定。在焊縫的前進側(cè)，焊接工具的旋轉(zhuǎn)方向與焊接工具的前進方向一致；在焊縫的后退側(cè)，焊接工具的旋轉(zhuǎn)方向與焊接工具的前進方向相反。

功能：部分材料向前流動，部分材料向后流動，混合較大；后部材料僅向后流動，部分材料進入前部。焊接工具前上部區(qū)域的塑料金屬主要向下流動，焊接工具前下部區(qū)域的塑料金屬主要從后部流動；焊接工具后部區(qū)域上部的塑料金屬向前向**動，焊接工具附近中下部區(qū)域的塑料金屬向下向后流動。

(2)焊具或攪拌頭（Welding Tool）：用于攪拌摩擦焊接的特殊焊接工具稱為攪拌摩擦焊接工具，簡稱焊接工具或攪拌頭。攪拌摩擦焊具由針頭制成（Pin）和肩部（Shoulder）組成，又稱攪拌針和軸肩。

功能：軸肩-通過摩擦提供焊接區(qū)域材料塑化所需的熱能。軸肩端部的形狀是凹的，可以確保下面的軟化材料在焊接過程中受到向內(nèi)力和聚集，防止塑性材料從焊接區(qū)域溢出，并填充混合針后面形成的空腔，以確保焊縫的良好形成?；旌厢?除了通過摩擦提供焊接所需的部分熱量外，主要是機械損壞待焊母材料的原始對接面，使附近區(qū)域混合強烈，導致對接表面及其附近材料的充分混合，形成具有大變形特性的小軸晶粒。

（3）焊核區(qū)（Weld Nugget Zone,WNZ）：焊縫中心部分稱為焊接**區(qū)域，在焊接工具強烈的混合摩擦作用下發(fā)生顯著的塑性變形和完全的動態(tài)再結(jié)晶，形成晶粒的小微組織。

(4)熱影響區(qū)(Ther ** l-Mechanically Affected Zone,TMAZ)：鄰近WNZ外圍區(qū)域為TMAZ，塑性變形和部分再結(jié)晶發(fā)生在焊具的熱作用下，形成由彎曲和拉長晶粒組成的微組織。

(5)熱影響區(qū) (Heat Affected Zone,HAZ)：TMAZ外部區(qū)域為HAZ，焊具沒**械攪拌作用，只有晶粒在摩擦熱的作用下生長，形成較厚的微組織。

攪拌摩擦焊工藝如圖1所示，微組織區(qū)分布如圖2所示。

圖1 攪拌摩擦焊原理圖

圖2 接頭微組織區(qū)的組成（BMZ為母材）

攪拌摩擦焊的優(yōu)點：FSW焊縫由塑性變形和動態(tài)再結(jié)晶形成，其微組織細，晶粒小，無熔焊枝晶體。與傳統(tǒng)的焊接方法相比，沒有飛濺和煙霧，沒有合金元素燃燒、裂紋和氣孔缺陷，不需要添加焊絲和保護氣體；在焊接接頭的力學性能方面TIG和MIG焊接具有明顯的優(yōu)勢；對于有色金屬材料（如鋁、鎂、鋅、銅等）的連接，在焊接方法、接頭力學性能和生產(chǎn)效率方面．FSW其他焊接方法都顯示出**的優(yōu)勢。

2 攪拌摩擦焊的應用

日前應用FSW連接成功的材料有Al合金、Mg攪拌摩擦焊主要用于航天、航空、船舶、車輛、核能等領(lǐng)域。

航空:波音**投資1500萬美元GMAW工藝轉(zhuǎn)向FSW工藝上，焊接缺陷率降低了10倍，產(chǎn)品性能提高了30%以上。起飛了使用攪拌摩擦焊接的飛機。

船舶：中航工業(yè)北京成功開發(fā)了中國**臺船舶帶筋壁板攪拌摩擦焊設(shè)備，可焊接長度 12m、寬度6m、厚度 12mm 的鋁合金帶筋壁板，滿足了中國海軍新型導彈快艇的研制需求。

汽車工業(yè)：汽車門的連接采用攪拌摩擦焊技術(shù)連接，效果良好，如圖3所示。

圖3 車門FSW連接

3 攪拌摩擦焊的發(fā)展方向

(1)混合摩擦焊接復合技術(shù)

包括復合運動、熱源輔助、焊接冷卻，圖4為往復攪拌摩擦焊的原理圖，原理是攪拌頭在攪拌摩擦焊接過程中定期正反轉(zhuǎn)；圖5為歪斜攪拌摩擦焊的原理圖，原理是利用不對稱攪拌頭實現(xiàn)攪拌摩擦焊接。在焊接過程中，攪拌頭中心軸與焊機旋轉(zhuǎn)中心軸有傾角，實現(xiàn)焊縫的歪斜攪拌。

圖4 往復攪拌摩擦焊

圖5 傾斜攪拌摩擦焊接

(2)混合摩擦改性技術(shù)

包括直接表面改性和鑄造材料改性。直接表面改性的原理是使用只有軸肩而沒有混合針的混合頭摩擦工件表面。混合頭通過的區(qū)域形成表面改性層，多重重重疊可以達到表面改性的目的。


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