搅拌摩擦焊技术发展现状与趋势.pdf

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r蜉掳专题综述冤励摊。黝搅拌摩擦焊技术发展现状与趋势搅拌摩擦焊(Friction焊接研究所发明搅拌摩擦焊以来，历经20余年的发展船、列车、汽车、电力电子等诸多工业领域，取得了显著的社会经济效益。自搅拌摩擦焊发明以来，英国焊接全世界已经有250余家企业、公司和研究院校获得搅企业、科研机构)获得了该项技术的专利使用权，在国家相关科研计划的支持下(如国家科技支撑计划、自擦焊基本原理的衍生新技术方法，如搅拌摩擦点焊、静时，结合一定的运动轨迹进行旋转和移动，最后回到焊能。常规FSSW和流动摩擦点焊都是通过旋转的搅拌机械科学研究院哈尔滨焊接研究所(150028)赵东升中4E．-T-业北京航空制造工程研究所(100024)马正斌栾国红0前言Welding，缩写为FSW)，作为一种先进的固相焊接技术，正在成为世界范围内焊接技术科研与工程化应用的热点。自1991年英国和应用推广，搅拌摩擦焊已经成功应用于航空航天、舰研究所在世界范围内申请了专利保护。截至2012年拌摩擦焊专利许可。据英国焊接研究所统计，截止2013年11月，全世界范围内形成的与搅拌摩擦焊相关的专利申请有3032件。在国内，以中航工业北京航空制造工程研究所为代表的一些科研机构早在1996年就开展了FSW探索性研究工作。2002年，北京航空制造工程研究所与英国焊接研究所合作成立中国搅拌摩擦焊中心，从此搅拌摩擦焊在基础理论研究、应用技术研发、专用装备和工业产品开发制造等领域都得到了快速发展，并且逐渐在航天、航空、船舶、电子能源等领域得到工业化推广应用。目前，国内已先后有30多家单位(高等院校、然科学基金、973计划、04重大专项等)，专项的基础研究及应用技术开发正全面系统展开。工程科技领域中的创新源于实践，搅拌摩擦焊是一项技术工程化应用与技术不断创新发展相辅相成的典型例证，在焊接科学技术应用发展史上具有里程碑意义。当前国内外针对搅拌摩擦焊连接机理、工艺技术、创新性技术方法、专用装备开展了大量的探索研究和应用技术研发工作，至今已经形成多种基于搅拌摩轴肩搅拌摩擦焊、双轴肩搅拌摩擦焊、复合热源搅拌摩擦焊、机器人搅拌摩擦焊等。搅拌摩擦点焊技术搅拌摩擦点焊(FrictionWelding，缩写为FSSW)是基于搅拌摩擦焊基础上发展起来的一种新型焊接技术，其原理与搅拌摩擦焊相同，将旋转的搅拌工具插入被焊的两层工件，利用摩擦产热和搅拌工具高速旋转所形成的塑性金属流动形成固相连接接头。随着技术的发展，搅拌摩擦点焊又演变出多种形式，如回填式FSSW、摆动式FSSW、无针FSSW(也被称为流动摩擦点焊)等，参见表1。回填式FSSW过程中，通过搅拌针的回抽和压填使得材料填充到空腔中，得到完整无匙孑L的焊点。摆动式FSSW，搅拌工具在旋转的同点中心，这样增大了焊点截面积，可以提高接头力学性摩擦焊接工具与工件的摩擦产热，并带动塑性金属流动形成焊点。焊接过程主要包括旋转压入、焊接和回撤三个过程。与常规FSSW相比，流动摩擦点焊工具摘要搅拌摩擦焊接技术自发明以来，倍受国内外学术界与工程界的高度关注，历经20余年的发展和应用推广，作为一种先进的绿色焊接制造技术，搅拌摩擦焊已经成功应用于航空航天、舰船、列车、汽车、电力电子等诸多工业领域，取得了显著的社会经济效益。在强烈的市场需求牵引推动下，搅拌摩擦焊技术与装备也不断创新发展，基于常规搅拌摩擦焊原理衍生的新方法、新技术、新装备不断涌现，各具优势，呈现出百花齐放之发展态势。文中重点介绍了搅拌摩擦焊的发展现状及当前发展的主要技术方法，如搅拌摩擦点焊、静轴肩搅拌摩擦焊、双轴肩搅拌摩擦焊、流动摩擦焊接、机器人搅拌摩擦焊，并展望了搅拌摩擦焊技术发展趋势。关键词：搅拌摩擦焊搅拌摩擦点焊静轴肩搅拌摩擦焊双轴肩搅拌摩擦焊中图分类号：TG4Stir162013年第12期1Spot收稿日期：2013—11—13基金项目：04重大专项(2011ZX04016—061)。
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俘掳专题综述。冤励襻。彩兹么了工装要求，适用于挤压中空型材以及无法施加背面支撑的结构；而且采用双轴肩搅拌工具进行焊接可以从根本上消除未焊透等根部缺陷，典型的双轴肩搅拌摩擦焊接头横截面宏观金相如图2所示。公司、洛克希德·马丁公司以及三菱重工等已将这项技术用于火箭贮箱环缝的焊接，可以获得与常规FSW双轴肩搅拌摩擦焊工艺、焊接工具结构设计、工程化技术开发等方面开展了系统的研究，实现了双轴肩搅拌英国焊接研究所研发了浮动式双轴肩搅拌摩擦焊浮动式双轴肩搅拌工具在刀柄内可做类似于“浮动”的轴向移动，采用这项技术可以降低对材料表面状态及工件装夹的要求。目前采用浮动式双轴肩搅拌摩擦焊技术，可以实现了3—40mm厚铝合金焊接。3静轴肩搅拌摩擦焊接技术搅拌针转动，轴肩只在试样表面沿焊接方向滑动，搅拌轻质合金和热