搅拌摩擦焊接
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。 A．压入过程：搅拌头不断旋转，通过施加顶力插入连接工件中，在压力作用下工件与搅拌头之间产生摩擦热，软化周围材料，搅拌头进一步压入工件 B．连接过程：搅拌头完全镶嵌在工件中，保持搅拌头压力并使轴肩接触工件表面，继续旋转一定时间 C．回撤过程：完成连接后搅拌头从工件退出，在点焊缝中心留下典型的退出凹孔。
搅拌摩擦点焊技术简介
综述航天期造技术 搅拌摩擦点焊技术简介 赵衍华张丽娜刘景铎杜岩锋王国庆 （首都航天机械公司，北京１０００７６） 摘要搅拌摩擦点焊（ＦＳＳＷ）是在搅拌摩擦焊的基础上开发的一种新型固相修补焊接技术，具有接头质量高、缺陷少、变形小等优点。详细阐述了搅拌摩擦点焊焊接原理和技 术特点，介绍了国内外研究现状及其在汽车等制造业中的应用，指出搅拌摩擦点焊在运载 工具铝合金结构件制造过程中具有重要意义，是未来铝合金连接技术的发展方向之一。 关键词搅拌摩擦点焊原理铝合金结构件 ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆＦｒｉｃｔｉｏｎＳｔｉｒＳｐｏｔＷｅｌｄｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＺｈａｏＹａｎｈｕａＺｈａｎｇＬｉｎａＬｉｕＪｉｎｇｄｕｏＤｕＹａｎｆｅｎｇＷａｎｇＧｕｏｑｉｎｇ （ＣａｐｉｔａｌＡｅｒｏｓｐａｃｅＭａｃｈｉｎｅｒｙＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００７６） ＡｂｓｔｒａｃｔＦｒｉｃｔｉｏｎｓｔｉｒｓｐｏｔｗｅｌｄｉｎｇ（ＦＳＳＷ）ｉｓａｎｅｗｓｏｌｉｄｓｔａｔｅｊｏｉｎｉｎｇｍｅｔｈｏｄ，ｗｈｉｃｈｉｓａｖａｒｉａｎｔｏｆｆｒｉｃｔｉｏｎｓｔｉｒｗｅｌｄｉｎｇ．Ｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｔｈｅ ＦＳＳＷｗｅｌｄｉｎｇｊｏｉｎｔｓｉｓｐｅｒｆｅｃｔ，ｄｕｅｔｏｉｔｓｈｉｇｈｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｙ，ａｌｉｔｔｌｅｄｅｆｅｃｔｓａｎｄｓｍａｌｌｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ．ＴｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｔｅｃｈｎｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＦＳＳＷａｒｅｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓ觚ｓａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆ ＦＳＳＷａｒｏｕｎｄｔｈｅｗｏｄｄｈａｖｅｂｅｅｎｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔＯＯ．ＦＳＳＷｉｓａｐｒｏｍｉｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒａｌｕｍｉｎｉｕｍａｌｌｏｙｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ，ａｎｄｓｔｕｄｙｉｎｇｔｈｅｎｅｗｗｅｌｄｉｎｇｍｅｔｈｏｄｗｉｌｌｂｅｂｅｎｅｆｉｃｅｎｔｔｏｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｏｆｄｅｌｉｖｅｒｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓｆｒｉｃｔｉｏｎｓｔｉｒｓｐｏｔｗｅｌｄｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｌｕｍｉｎｉｕｍａｌｌｏｙｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ 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，其主要连接方式是焊接和铆接。在欧洲汽车车体生产中，常用的连接技术是ＹＡＧ激光焊接方法，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， 作者简介：赵衍华（１９７７－）。博士，高级工程师，材料加工工程专业；研究方向：搅拌摩擦焊、摩擦塞补焊等固相焊。 收稿日期：２００９—０３－１７ 万方数据
搅拌摩擦焊预备焊接工艺规程
Location: pWPS No. ： 焊接方法： 坡口准备和清理： Welding process ： preparation and cleaning ： 接头类型： 焊接设备： Joint type ： Welding equipment ： 母材规格(㎜)： 夹紧装置： Parent metal size(㎜)： Clamping arrangement ： 母材质保书： 焊接位置： Base metal specification ： Welding positions ： 搅拌头材料 : 焊工姓名： Tool Material: Welder ， s name ： Preheat temperature(℃)： Other information ： 预热维护温度(℃) ： 基值电流/峰值电压： Preheat maintenance temperature (℃) ： Base current/Peak voltage ： 层间温度(℃)： 脉冲频率(Hz)： Interpass temperature(℃)： Pulse frequency(Hz)： 焊前热处理： 脉冲时间(ms)： Pre-weld heat treatment ： Pulse time(ms)： 焊后热处理： 弧长/微调： Post-weld heat treatment ： Arc length/Fine adjust ： 时间、温度、方法： 摆动（焊道的最大宽度）(㎜)： T im e 、tem perature 、m ethod ： W e a v i n g (M a x i m u m w i d t h o f r u n ) (㎜): 加热和冷却速度(℃/h)： 振动（振幅、频率、停留时间）： Heating and cooling rates(℃/h)： O s c i l l a t i o n （Am p l i t u d e , f r e q u e n cy , d w e l l t i m e ）： 制造商： Manufacture ：
回填式搅拌摩擦点焊技术研究新进展
48 航空制造技术·2019年第62卷第12期 回填式搅拌摩擦点焊技术 研究新进展 * 周灿丰，焦向东，高 辉 （北京石油化工学院能源工程先进连接技术北京市高等学校工程研究中心，北京 102617） [摘要] 回填式搅拌摩擦点焊与传统搅拌摩擦点焊相比，焊缝表面平整、焊点中心没有退出凹孔，具有突出的技术优势，在搅拌摩擦焊尾孔修补等场合尤其具有应用前景。对近年来回填式搅拌摩擦点焊技术研究新进展进行了评 述，包括焊接设备开发、焊接过程和成形机理研究、焊缝组织与力学性能分析以及异种材料连接研究，指出焊接机器人、匙孔封闭工艺、焊缝疲劳性能以及铝合金与其他材料之间的连接应该作为重要发展方向。关键词： 回填式搅拌摩擦点焊；匙孔封闭维修；焊缝组织；疲劳DOI:10.16080/j.issn1671–833x.2019.12.048 决了传统搅拌摩擦点焊存在的问题， 国内对回填式搅拌摩擦点焊技术的研究重点还停留在原理、工艺方面，对设备的设计和研究很少，现在应该增加对焊接设备的研究，从而促进该技术在工程领域的应用，推动汽车、航空航天等领域的轻量化发展。 回填式搅拌摩擦点焊（Refill Friction Stir Spot Welding ，RFSSW ）过程如图1所示，大致可以分为4个阶段。第1阶段：夹套固定于上板表面，袖套和搅拌针经过一段时间的旋转摩擦，使材料软化；第2阶段：袖套和搅拌针分别向下和向上运动，塑性化材料在袖套作用下迁移挤入搅拌针向上运动形成的空腔；第3阶段：达到预期扎入深度之后，袖套和搅拌针同时改变运动方向，塑性化材料在袖套作用下挤回空腔；第4阶段：焊接完成、工具撤回。因为与传统搅拌摩擦点焊相比，焊缝表面平整，焊点中心没有退出凹孔，所以成 当今社会在日新月异的飞速发展，节能环保轻量化设计是现在社会发展的主要基调，在航空航天、工业、汽车等行业属于发展的方向。实际生产中使用铝镁合金能够有效减轻设备的重量，是目前轻量化生产的重要方法之一。传统的电阻点焊、铆接焊接的质量不尽如人意，所以说研究开发适用于轻合金点焊技术是非常重要的。搅拌摩擦点焊（Friction Stir Spot Welding ，FSSW ）技术也就因此产生，它是在搅拌摩擦焊（FrictionStir Welding ，FSW ）技术的基础上研究和衍生开发出来的能够适用于轻型合金的新型的焊接技术。原来比较传统的焊接会在焊点的中心留一个匙孔，这样的情况不仅影响外观还会影响其力学性能。而回填式搅拌摩擦点焊的出现成功解 *基金项目：北京市自然科学基金（3122016）；北京市属高等学校长城学者（CIT&TCD20140316）。周灿丰 工学博士，教授，能源工程连接技术研究中心常务副主任，主要从事水下焊接、焊接自动化研究；分别主持国家、北京市自然科学基金项目3项，协助主持国家863项目4项、国防科工委项目1项，并完成横向项目多项；2014年入选北京市属高等学校长城学者，获得省部级科技奖特等奖1项、一等奖1项、二等奖3项、三等奖1项，获发明专利授权8项、实用新型专利授权30项，发表学术论文100余篇，出版学术专著3部。
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。
搅拌摩擦焊接质量控制
搅拌摩擦焊焊接质量控制 摘要：搅拌摩擦焊接技术是针对焊接性差的铝、镁合金而开发出的一种新型固相连接技术，由英国焊接研究所于1991年开发的专利技术。可以有效地避免氧化和蒸发，焊后冷却过程中不出现热裂纹，焊缝区晶粒得到细化，优化了接头各项性能，同时焊接过程不需要填充金属，不产生火花、飞溅、烟雾、弧光等，是一种高效、优质、简单、无污染的焊接工艺。介绍了搅拌摩擦焊接的原理、焊接工艺特点、搅拌摩擦焊的最新发展情况及其应用。利用搅拌摩擦焊焊接方法对7075铝合金进行焊接实验，在焊接参数为：转速——800r/min、焊接速度75mm/min的情况下得到了良好的组织结构，显微硬度的实验表明焊后其维氏硬度值的分布趋势沿焊缝中心基本对称。 关键词：搅拌摩擦焊接；7075铝合金；焊接参数；焊接质量控制 Research on friction stir welding A bstract: Friction stir welding (FSW) is a new solid welding technique for aluminum and magnesium alloys invented and patented by The Welding Institute, UK in 1991, which can avoid the problems existing in the other welding methods. It is an efficient, energy saving, simple and environmental-friendly technique, which can efficiently avoid oxidation and evaporation without heat flaw in the cooling process after welding. FSW can get optimized various performance of joint without any sparkle, plash, smog or arc. No filling metal is needed in the welding process. This paper simply introduce the principles, the process, emphasize introduces recent development an application of the friction stir welding. Using friction stir welding method of 7075 aluminum alloy welding experiment, the welding parameters for welding speed: speed -- 800r/min, 75mm/min cases got good organization structure, microhardness tests indicate that after welding the Vivtorinox hardness distribution trend along the seam center symmetry. Keywords: FSW; 7075 Al alloy; Welding parameters; Welding quality control
ISO 25239-2 2011 搅拌摩擦焊 铝 焊接接头的设计(中文版)
ISO 25239-2:2011 搅拌摩擦焊—铝 第2部分：：焊接接头的设计狮子十之八九译 目录 前言 引言 1 范围 2 引用标准（略） 3 名词和术语 4 设计的要求 4.1 文件 4.2 接头的设计 4.3 附加的信息
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。 本文件的起草符合ISO/IEC 指令中第2部分的相关规则。 由技术委员会通过国际标准草案提交成员国投票表决，需要得至少75%参加表决的成员国的同意，才能作为国际标准正式发布。 ISO25239-2是由国际焊接学会制订的，国际焊接学会已被ISO理事会批准为焊接领域的国际标准化机构。 ISO25239（总的的题目：搅拌摩擦焊—铝）系列标准有以下部分组成： ——第1部分：术语 ——第2部分：焊接接头的设计 ——第3部分：焊接操作工的资质 ——第4部分：焊接工艺评定 ——第5部分：质量和检验的要求 对于ISO25239的本部分的任何官方问题，应通过您所在国家标准委员会递交给ISO秘书处。
焊接广泛应用于工程结构制造。在第二十世纪后半叶以来，熔化焊接工艺（其中熔化指母材和通常是填充金属的熔化），主导了大量结构的焊接。在1991年，韦恩托马斯（Wayne Thomas）在TWI发明的摩擦搅拌焊接（FSW），其原理是固相连接技术（不熔化）。 随着FSW应用日益增加，产生了制订国际标准的需求，以确保其能以最有效的方式进行焊接，并在所有的操作方面进行合理的控制。本国际标准着重于铝的搅拌摩擦焊，因为在出版时，搅拌摩擦焊的大多数商业应用与铝有关。例如轨道车辆、消费品、食品加工设备、航空航天结构和船舶。 本系列标准包括以下部分： 第1部分：规定了FWS的术语 第2部分；规定了铝焊接接头的设计要求 第3部分：规定了焊接操作工的资质的要求 第4部分：规定了铝的焊接工艺评定的要求。焊接工艺规程（WPS）提供相关参数，以满足焊接操作和焊接过程中的质量控制。在质量体系标准中，焊接被认为是一个特殊过程。质量体系标准通常要求此特殊过程按照书面的工艺规程进行。冶金偏差是一个特殊的问题。由于在目前的技术水平下不可能对机械性能进行无损检测，因此在WPS投入实际生产之前，建立了一套焊接工艺评定的规则。ISO25239的这一部分定义了这些规则。 第5部分：规定了制造商使用FSW工艺生产特定质量的铝产品的能力的方法。它定义了特定的质量要求，但没有规定特定产品的质量要求。焊接结构在生产和维护过程中应有效的避免严重问题的出现。为了实现这一目标，应从设计阶段开始、从材料的选择、制造和检验各方面进行控制。例如，不合理的设计会造成产品在车间、现场或维护过程中严重的制造困难和昂贵的成本。不正确的材料选择会导致焊接问题，如裂纹。必须编制正确的焊接工艺，以避免缺欠。为了确保制造高质量的产品，管理人员应该了解潜在的问题来源，并建立适当的质量和检验工艺。其过程应进行监督，以确保焊接质量。
搅拌摩擦点焊
新型绿色环保焊接技术——搅拌摩擦点焊 摘要 面对节能减排和环境保护要求，一种新型的绿色环保焊接技术——搅拌摩擦点焊技术应运而生，作为在搅拌摩擦焊基础上发展起来的一种新型固相焊接技术，其接头质量高、变形小、焊接质量稳定，并且具有减轻结构重量、降低制造成本及节省能源等一系列优点。本文介绍了搅拌摩擦点焊的固相连接机理，工艺流程，以及技术特点，并举例说明其在汽车工业和航空工业的发展应用状况。 关键词：搅拌摩擦点焊；电阻点焊；铆接；熔焊；车身；航空铝材
目录 目录 摘要 ......................................................................................................................................... I 目录 ........................................................................................................................................ I I 1 绪论 (1) 2 搅拌摩擦点焊的固相连接机理 (2) 2.1 搅拌摩擦焊技术简介 (2) 2.2搅拌摩擦点焊技术介绍 (2) 3 搅拌摩擦点焊的工艺流程 (4) 4 搅拌摩擦点焊的技术特点 (4) 4.1 与电阻点焊（RSW）对比的优点 (4) 4.1.1 生产成本与能源消耗 (4) 4.1.2 接头质量 (5) 4.2 与铆接对比的优点 (6) 4.2.1 生产成本与能源消耗 (6) 4.2.2 接头质量 (6) 5搅拌摩擦点焊在汽车工业和航空工业的应用状况 (7) 5.1 搅拌摩擦点焊在汽车工业的应用状况 (7) 5.2 搅拌摩擦点焊在航空工业的应用状况 (8) 6 全文结论 (9) 参考文献 (9)
近现代最伟大的发明之一——搅拌摩擦焊
搅拌摩擦焊接夹具助推工业自动化 宁波友智机械科技有限公司，是专业从事创新型环保节能设备、自动化夹具的高新技术企业；致力于为客户提供优质的机械自动化整体解决方案，特别是搅拌摩擦焊接夹具的技术支持，可根据不同客户的需求，进行自主设计、生产，近日，宁波某上市公司向我司采购搅拌摩擦焊机及夹具三套。 免费的三维实体夹具模型设计，提供工业自动化整体解决方案，将最好的服务带给每位客户。 搅拌摩擦焊接技术在新能源汽车领域的应用。为达到汽车轻量化的目的，汽车中的多个位置需要铝合金，但各个位置所需铝合金的种类不同，对其焊接性及焊接方法的适应性要求比较高。在传统焊接中，焊接后容易出现焊接质量缺陷，变形难控制等问题。搅拌摩擦焊接能够有效地避免这些问题，焊接后的产品性能优异，被广泛认为是焊接铝及其合金的最佳连接方式，在汽车制造工业中有着广泛的应用前景。 目前，搅拌摩擦焊接主要是用于底盘、驱动电机外壳、控制模组、副车架、车门车窗、电池水冷板、散热器、导电杆等部位的焊接，也将在未来新能源汽车制造中占据更大的适用空间。
搅拌摩擦焊接以其绿色焊接的形象走入人们的视野，凭借其强大的焊接能力以及快速便捷的焊接方式，为智能工业的实现，做出了极大的贡献。搅拌摩擦焊接技术的实现，在降低成本方面，具有显著的优势，其焊接本身只需要消耗搅拌焊头，这样一来，大大地减少了焊接过程中所花费的其他费用。而焊头根据质量不同，其本身消耗也不同，但是据了解，平均搅拌焊头能运行的距离大概在1200米左右，而焊头本身的成本是相当低的。 工业自动化工程，推动的是整体的自动化服务，从而更好地解放人力，也能在一定程度上提升加工的精细度，随着搅拌摩擦焊接技术在新能源汽车领域得到广泛应用，而我司，在不断的业务发展过程中，也针对搅拌摩擦焊接技术，融合公司本身成熟的夹具设计技术，研发、设计了搅拌摩擦焊接夹具，为您提供整体的搅拌摩擦焊接解决方案。 以下是友智制造的搅拌摩擦焊接夹具，其满足当代工业自动化的需求。
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。焊接过程无烟、无光、无飞溅、工人工作环境好。 5）自动化程度高。 6）焊接热输入小，从而导致焊接变形小、接头残余应力小。 随着研究的深入和发展，搅拌摩擦焊接技术的缺点正逐渐得到改善，但目前仍存在不足之处如： 1）设备刚性和精度要求高，企业对设备的一次性投入大。 2）相对于熔焊来说，搅拌摩擦焊接的焊接速度不是很高。 3）对焊接装配要求较高，对接面间隙尤为突出。 3 搅拌摩擦焊接技术的应用 搅拌摩擦焊发明初期主要解决厚度1.2～6毫米的铝合金板材焊接问题；
搅拌摩擦焊的工艺参数
Trans. Nonferrous Met. Soc. China 22(2012) 1064í1072 Correlation between welding and hardening parameters of friction stir welded joints of 2017 aluminum alloy Hassen BOUZAIENE, Mohamed-Ali REZGUI, Mahfoudh AYADI, Ali ZGHAL Research Unit in Solid Mechanics, Structures and Technological Development (99-UR11-46), Higher School of Sciences and Techniques of Tunis, Tunisia Received 7 September 2011; accepted 1 January 2011 Abstract: An experimental study was undertaken to express the hardening Swift law according to friction stir welding (FSW) aluminum alloy 2017. Tensile tests of welded joints were run in accordance with face centered composite design. Two types of identified models based on least square method and response surface method were used to assess the contribution of FSW independent factors on the hardening parameters. These models were introduced into finite-element code “Abaqus” to simulate tensile tests of welded joints. The relative average deviation criterion, between the experimental data and the numerical simulations of tension-elongation of tensile tests, shows good agreement between the experimental results and the predicted hardening models. These results can be used to perform multi-criteria optimization for carrying out specific welds or conducting numerical simulation of plastic deformation of forming process of FSW parts such as hydroforming, bending and forging. Key words: friction stir welding; response surface methodology; face centered central composite design; hardening; simulation; relative average deviation criterion 1 Introduction Friction stir welding (FSW) is initially invented and patented at the Welding Institute, Cambridge, United Kingdom (TWI) in 1991 [1] to improve welded joint quality of aluminum alloys. FSW is a solid state joining process which was therefore developed systematically for material difficult to weld and then extended to dissimilar material welding [2], and underwater welding [3]. It is a continuous and autogenously process. It makes use of a rotating tool pin moving along the joint interface and a tool shoulder applying a severe plastic deformation [4]. The process is completely mechanical, therefore welding operation and weld energy are accurately controlled. B asing on the same welding parameters, welding joint quality is similar from a weld to another. Approximate models show that FSW could be successfully modeled as a forging and extrusion process [5]. The plastic deformation field in FSW is compared with that in metal cutting [6í8]. The predominant deformation during FSW, particularly in vicinities of the tool, is expected to be simple shear, and parallel to the tool surface [9]. When the workpiece material sticks to the tool, heat is generated at the tool/workpiece contact due to shear deformation. The material becomes in paste state favoring the stirring process within the thermomechanically affected zone, causing a large plastic deformation which alters micro and macro structure and changes properties in polycrystalline materials [10]. The development of the mechanical behavior model, of heterogeneous structure of the welded zone, is based on a composite material approach, therefore it must takes into account material properties associated with the different welded regions [11]. The global mechanical behavior of FSW joint was studied through the measurement of stress strain performed in transverse [12,13] and longitudinal [14] directions compared with the weld direction. Finite element models were also developed to study the flow patterns and the residual stresses in FSW [15]. B ased on all these models, numerical simulations were performed in order to investigate the effects of welding parameters and tool geometry on welded material behaviors [16] to predict the feasibility of the process on various shape parts [17]. Corresponding author: Mohamed-Ali REZGUI; E-mail: mohamedali.rezgui@https://www.sodocs.net/doc/9615386686.html, DOI: 10.1016/S1003-6326(11)61284-3
回填式搅拌摩擦点焊的研究进展
龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/9615386686.html, 回填式搅拌摩擦点焊的研究进展 作者：石瑶岳玉梅吕赞 来源：《机械制造文摘·焊接分册》2017年第06期 摘要：回填式搅拌摩擦点焊技术（RFSSW）是一种新型的固相点焊技术，它既拥有与搅拌摩擦焊（FSW）相同的效率高、能耗少、易操作和污染少等优点，又可消除匙孔，因此在航空、航天和汽车制造领域中有着广阔的应用前景。自发明以来，回填式搅拌摩擦点焊技术已被应用于各种铝合金、镁合金以及异种材料的焊接。文中综述了回填式搅拌摩擦点焊的研究进展，主要涉及回填式搅拌摩擦点焊的基本原理以及回填式搅拌摩擦点焊接头常见的缺陷、显微组织、力学性能，以及同、异种材料的回填式搅拌摩擦点焊工艺等内容，可对实际工程应用中提高回填式搅拌摩擦点焊接头性能以及合理选择回填式搅拌摩擦点焊工艺参数提供一定的借鉴作用。 关键词：回填式搅拌摩擦点焊；匙孔；铝合金；显微组织；力学性能 中图分类号： TG453 Abstract： Refill friction stir spot welding （RFSSW） is a new solid state spot joining technology. It not only owns the advantages of high efficiency， low energy consumption， easy operation and low contamination like friction stir welding （FSW）， but also can eliminate the keyhole. Hence RFSSW has wide application prospect in aerospace and automobile fields. Since invention， RFSSW has been used to join all kinds of aluminum alloys， magnesium alloys and dissimilar alloys. This paper introduces the research situation of RFSSW， including principle，common defects， microstructure， mechanical properties， similar and dissimilar RFSSW process. This paper helps to improve joint mechanical properties and choosing appropriate welding parameters in actual engineering applications. Key words： refill friction stir spot welding； keyhole； aluminum alloy； microstructure；mechanical properties 0前言 铝合金因其较高的比强度、较小的密度和良好的耐腐蚀性等优点而被越来越广泛地使用。实际应用中各结构件的复杂性使得铝合金的连接成为一个不可避免的问题[1-2]。然而，传统熔焊方法因铝合金的熔化而常在接头中形成热裂纹、气孔、夹渣、较大残余应力等缺陷使得其不适用与铝及其合金的焊接[3]。搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding， FSW）是英国焊接研究所于1991年发明的一种固相连接技术，其焊接过程中温度峰值一般不超过材料的熔点，因此可避 免绝大多数因材料熔化所导致的缺陷，非常适用于铝合金的焊接。到目前为止，搅拌摩擦焊接头已成功应用于实际生产中[4]。
ISO25239-1搅拌摩擦焊-铝合金：术语
搅拌摩擦焊-铝合金-第一部分：术语 范围 此部分ISO25239定义了搅拌摩擦焊的术语与定义。在此标准中，术语“铝”涉及铝及其合金。 术语与定义 针对此文件的用途，适用于下列各项术语与定义。 1、焊针可调式搅拌头adjustable probe tool 此搅拌头的针长、旋转速度和旋转方向是可以调节的，焊接过程中旋转速度可能会不同于轴肩的旋转速度。 可调焊针可以修整； 此搅拌头能够在不产生过多的飞边的情况下使起始与尾孔阶段形成完好的焊缝。 1 轴肩 2 非焊接工作区 3 搅拌针 4 搅拌针下移方向 5 焊接工作区 6 搅拌针达到需求深度 7 搅拌针上移方向 a 搅拌针旋转方向 b 轴肩旋转方向 c 焊接方向 图1 焊针可调式搅拌头 2、焊缝前进侧 advancing side of weld 搅拌头旋转的方向与焊接前进方向相同的焊缝一侧，见图1 序号7。 1 工件 2 搅拌头 3 轴肩 4 搅拌针 5 焊缝表面 6 后退侧 7 前进侧 8 尾孔 a 搅拌工具旋转方向 b 搅拌工具向下运动 c 轴向力 d 焊接方向 e 搅拌头向上运动 图2 搅拌摩擦焊的基本原理 3、轴向力 axial force 沿着搅拌头旋转轴作用于工件的作用力，见图1 序号c。 4、双轴肩搅拌头 bobbin tool 搅拌头由固定长度的搅拌针和两个分离的轴肩组成，见图2。 5、结束停留时间 d well time at end of weld 从搅拌针在焊接前进方向停止行走，至搅拌针开始离开焊缝的这段时间。 6、起始停留时间dwell time at start of weld 从搅拌针扎入材料后，至搅拌针开始向焊接方向运动的这段时间。 7、尾孔 exit hoe 在焊接结束部位，搅拌头移走后留下的孔，见图1 序号11。 8、接合面faying surface 一个接头中一个工件与另一个工件的接触面 9、固定搅拌针fixed probe 伸出轴肩固定长度的搅拌针，焊接中旋转方向、速度均与轴肩相同。 10、压力控制force control 焊接过程中使搅拌头维持所需压力的措施。 11、搅拌摩擦焊 friction stir welding 旋转的搅拌头插入被焊材料产生摩擦热，使材料热塑化，实现工件间固相连接的焊接方法。 12、锻压侧heel 搅拌头前进反方向的轴肩部分。 13、压入量heel plunge depth 轴肩后缘压入工件内部的深度。 14、界面畸变 hook
ISO25239-4搅拌摩擦焊-铝合金：焊接工艺规程及评定电子教案
搅拌摩擦焊一铝合金一第四部分：焊接工艺规程及评定 1范围 ISO 25239 +的本部分规定了阴及铝合金搅拌摩擦焊（对）的焊接L艺观程及评定的要求.此标准中，术语样偌”指的是瘩及其合金。 ISO 25239中的此部分不适用于搅拌摩擦点焊， 注*辅助要求、材料或制造条fl凹以进行比ISO 25239中规定要求更全面的测试占 2参考标准 下列标准是本标准应用过程中不可或缺的部分.注明日期的参考标准’只引用该版本* 未注明日期的参芍标准，以最新版本〔包括修订版）为由抵 ISO 209.铝及铝合金-化学成分 ISO S57-1,焊接和相关工艺-术语-第1部分；金属焊按匚艺 ISO2W7.铝及铝合金-锻造产品-锻造设计 ISO 3]34 （所有部分）,轻金属及其合金术语和定义 ISO 4136,金底材料焊接的硼邱性试验-横向拉伸试验 ISO 5173,金属材料焊接的破坏性试验-弯曲试验 ISO 6520-1,焊接利相关1.艺-金属材料中几何城陷的分类-第1部分：燃焊 ISO 9017,金属材料焊接的破坏性试验-断裂试验 ISO L0042,焊接-铝及其合金的电瓠焊接接头-缺陷质量等级 ISO 13916,焊接预热温度、侦间温度及预热锥持温度的测精指南 [SO 14175,焊接材料-电弧焊接与切割用保护气体 [SO 15607:2003.金属材料焊接工艺规程及评定一般原蛔 [SO 15613,金属材料焊接工艺规程及评定-基于预牛产焊接试验的评定 ISO 15611 2,金腐材料焊接「艺规程及评定书接工艺评定试法第2部分：铝及铝合金电弧岸接 ISO 17637,焊缝外观检验-慵化焊接头的外观检睑 ISO 17639,金属材料怦缝破坏性试验■焊缝宏戏和微观检脸