图 1。1 搅拌摩擦焊工作原理

作为一种新型的焊接方法，搅拌摩擦焊具有许多优点。

（1）焊接接头性能优异，变形小，缺陷少。采用传统的熔化焊方法焊接铝合金 时，在焊接条件足够良好的的情况下，也容易出现裂纹、气孔等缺陷。搅拌摩擦焊 作为一种固相连接方法，焊接过程中焊接温度低于母材的熔点，所以搅拌摩擦焊不 容易出现熔化焊的各种常见的缺陷，焊缝组织变化小。因此，焊接接头强度高，工 件变形小。

（2）焊接成本低，节约能源，无污染。焊接过程中不需要用焊剂、焊丝、保护 气等材料，只会磨损搅拌头，所以焊接成本低。焊接时不会产生飞溅和烟尘，也不 会产生辐射，对人体和环境不会带来伤害。搅拌摩擦焊是利用搅拌头和工件的摩擦 一次性获得整条焊缝，所以比熔化焊更节约能源。

（3）适合各种接头。搅拌摩擦焊可以实现不同位置的焊接，也可以实现不同的 接头形式的焊接，焊前，无需清洗工件表面，可以自动清除氧化膜。如图 1。2 所示[5～图 1。2 搅拌摩擦焊的各种接头形式

同时，搅拌摩擦焊也存在一定的局限性[7]。

（1）整体设备需要有足够的刚度和顶锻压力，价格昂贵。

（2）不同厚度的被焊工件需要更换不同的搅拌头，不方便不同厚度的工件的焊 接。

（3）焊缝末端会留下一个弧坑通常这个孔可以被切掉或者用其他焊接方法封 住，造成材料的不完全利用。

（4）整个工装系统缺乏柔性，限制了搅拌摩擦焊在机器人等柔性设备上的使用。

1。2。3 搅拌摩擦焊的应用

（1）搅拌摩擦焊在航空航天的应用 美国波音与英国焊接研究所(TWI)达成协议，将 FSW 技术应用于 Delta 系列的结

构制造中去，接头质量显著提高，成本大幅下降。日本三菱重工将双轴肩 FSW 技术 应用于新型运载火箭 H-2B 贮箱筒段的高效焊接。2006 年，我国也成功研制出专门 用于运载火箭贮箱筒段的 FSW 焊接设备，并成功应用在长征系列火箭中。如图 1。3 所示。文献综述

图 1。3 长征火箭的贮箱

1997 年，Eclipse 将 FSW 技术应用在飞机制造上，成功代替了 7000 颗铆钉连接, 节约 2/3 的成本，制造周期明显缩短。波音公司将 FSW 用于飞机制造中的薄板对接、 薄板 T 形接头和厚板焊接。英国宇航空客公司研究了 FSW 在机翼结构中的应用，使 机翼的安全性能更好，成本更低[8～11]。

（2）FSW 在船舶工业的应用 铝合金的应用已经成为造船业的新趋势，世界上许多造船公司都将 FSW 技术应

用于日常生产中。例如，快艇、游轮等甲板、侧板的对接，渔船冷冻中空板的焊接， 帆船桅杆的制造等[12～13]。

（3）FSW 在车辆产业的应用 汽车中使用铝合金可以减少车重，从而减少燃油的消耗，提高安全系数。马自

达汽车公司第一个使用了 FSW 技术，成功研制出了铝合金的车后门以及发动机罩。 现在 FSW 还于车体框架、发动机引擎、汽车底盘等。日本日立公司利用铝合金完成 了列车车厢的制造。提出了 A-Train 概念，就是将双面铝合金材料利用搅拌摩擦焊技 术来完成对接，并用于铝合金车厢的支撑结构中。澳大利亚西蒙斯公司利用 FSW 技 术成功地制造出 6061-O 车轮辐条[14～15]。

1。3 搅拌摩擦焊的研究现状

1。4 研究内容及方法

1。4。1 研究内容

（1）采用合理的焊接工艺参数对 1 mm 厚的 2014 铝合金薄板进行搅拌摩擦焊焊 接，并形成良好的焊接接头

（2）测试焊缝的力学性能，如硬度、拉伸强度。来:自[优.尔]论,文-网www.youerw.com +QQ752018766-