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综述航天制造技术

综述

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,whichisavariantoffrictionstir
welding.ThequalityoftheFSSWweldingjointsisperfect,duetoitshighmechanicalproperty,alittledefectsand
smalldistortion.TheprincipleandtechnicalcharacteristicsofFSSWareparticularlyintroduced.Theinvestigation
statusandapplicationofFSSWaroundtheworldhavebeenintroducedtoo.FSSWisapromisingtechnologyfor
aluminiumalloyconnection,andstudyingthenewweldingmethodwillbebeneficenttomanufacturingofdelivery
technology.
Keywordsfrictionstirspotweldingprinciplealuminiumalloyconnection

1引言生产效率高、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；
随着全球资源与环境保护问题的日趋严峻，运载b.铝合金表面氧化膜造成电极寿命明显缩短；c.由于
工具的轻量化设计成为汽车、航空航天等制造领域的焊接大电流的作用，工件将产生明显的热变形，且焊
发展方向。一方面采用铝合金代替传统的钢材料，另缝中易出现缺陷和焊点质量不稳定，接头质量差；d.
一方面通过高效的新型工艺技术提高产品的可靠性焊接过程中有飞溅，点焊工作环境差。铆接是铝合金
并降低产品重量。铝合金作为运载工具的主要制造材构件中一种常用的连接技术，但是采用铆接技术一方
料，其主要连接方式是焊接和铆接。在欧洲汽车车体面会增加铝合金构件的重量，另一方面在铆接过程中
生产中，常用的连接技术是YAG激光焊接方法，在日会产生大量的噪音，生产环境恶劣，另外，铆接技术
本车体制造中常用电阻点焊方法，运载火箭贮箱的制需要在铝合金构件上预开孔，增加了生产成本。因此，
造过程中要大量应用电阻点焊和铆接技术，而航空飞研究开发铝合金新的点焊连接技术替代传统的电阻
行器的制造过程更需要广泛采用铆接技术。电阻点焊点焊和铆接技术，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

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综述2009年4月第2期

推动汽车轻量化发展以及提高航空、航天运载能力具a.开始焊接时，工件放置在一刚性垫板上，搅拌
有十分重要的意义。摩擦点焊搅拌头压在工件上，搅拌头的探针和袖筒高
搅拌摩擦点焊（FrictionStirSpotWelding，FSSW）速旋转，与工件摩擦产生热量，使材料达到塑性状态。
是在“线性”搅拌摩擦焊接基础上，新近研究开发的夹套将袖筒、探针以及塑性材料密封在一个封闭空
一种创新的焊接技术[1]。FSSW可以形成点焊的搭接腔，防止塑性材料外溢，夹套不旋转，如图2所示。

接头，其焊缝外观与通常应用于铝合金构件的电阻点
探针
焊类似，因而具有很高的应用价值和研究意义。袖筒

夹套
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[2]，基本原理如图1所示。这种搅拌图2焊接开始——摩擦产热—材料塑化
摩擦点焊又称为“带有退出孔的搅拌摩擦点焊”技