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纤维增强树脂基复合材料的搅拌摩擦焊研究
一、引言
纤维增强树脂基复合材料在工业制造领域已得到广泛应用。然而，由于其特殊的结构和成分，传统的加工方式会受到许多限制，同时也会对产品质量产生影响。因此，探究一种高效、可靠、经济的加工方式，来解决这些问题，成为当前研究的热点之一。
摩擦焊作为一种新型的加工方式，给纤维增强树脂基复合材料的加工带来了新的解决思路。搅拌摩擦焊作为摩擦焊的一种变体，可以更加充分地利用工具头的搅拌作用，提高焊接接头的强度和质量。本文将系统性地探究搅拌摩擦焊在纤维增强树脂基复合材料加工中的应用及其技术特点。
二、搅拌摩擦焊技术
搅拌摩擦焊是一种利用工具头的旋转和压力在材料表面摩擦加热的过程。当温度升高到一定程度时，材料发生塑性变形，并通过工具头的搅拌作用产生聚结。这种方法的优点在于不需要外部添加焊材，或者只要添加极少的焊材，同时加工成本较低，而且焊接过程不会产生气泡或夹杂物，因此焊接强度和质量比较稳定。
搅拌摩擦焊的主要工具是旋转工具头。它通常是用高速钢或钨钼钢制成的，具有较高的硬度和耐磨性。在摩擦焊过程中，工具头在一定的压力下沿着焊接表面旋转。接近材料表面时，摩擦行为会产生摩擦热，并将材料表面加热到升高温度。当材料到达塑性变形温度时，工具头向前推进，形成聚合物连接，焊接完成。
三、纤维增强树脂基复合材料在搅拌摩擦焊中的应用
纤维增强树脂基复合材料是一种复杂的组织结构，由各种纤维和树脂按适当比例混合而成。由于材料的特殊性，采用传统的钻孔和铆接方式存在困难，并且会影响其力学特性，如强度、韧性等。搅拌摩擦焊作为一种新型的加工方式，完全可以解决这些问题。
在纤维增强树脂基复合材料中采用搅拌摩擦焊，首先需要确定焊接过程中的加热时间、加热温度和加压力度等参数。在实验中，可以通过调整这些参数来确定最佳的焊接条件。此外，还需要对焊接表面进行预处理，如确保表面清洁、平整、无氧化物、无油脂等。这样可以确保焊接接头的质量。
四、搅拌摩擦焊技术在纤维增加树脂复合材料中的优点
1.高强度：由于搅拌摩擦焊的焊接过程温度低，焊接强度高，具有很好的力学性能；
2.焊接质量稳定：搅拌摩擦焊的焊缝连结部分均匀，无气泡、夹层和缺陷，质量稳定可靠；
3.低成本：摩擦焊接无需任何的钎材焊剂，因此成本非常低廉，维修方便，减少修理时间；
4.生产效率提高：采用搅拌摩擦焊接技术，生产效率更高，与传统焊接技术相比，无需预热和后处理等操作。
五、搅拌摩擦焊技术在纤维增加树脂复合材料中的应用实例
1.复合材料体的接头
搅拌摩擦焊技术已成功地应用在复材体的接头中，研究结果表明，在搅拌摩擦焊的条件下，复合材料体的接头有较好的强度和质量。
2.碳纤维/环氧基复合材料
应用搅拌摩擦焊技术将碳纤维/环氧基复合材料进行连接，焊缝宽度为2.0mm，速度为2000r/min，轴向力为90kN，所得接头强度与复合材料基体相当。
3.纳米复合材料
应用搅拌摩擦焊技术将纳米复合材料进行了连接，焊接接头强度达到基体强度的98%以上。
六、结论
搅拌摩擦焊技术在纤维增强树脂基复合材料加工中具有很高的实用价值。无需采取额外的焊接材料，无气泡，stable焊接效果稳定，可适用于各种材料、各种复杂的结构、各种空间要求、各种特殊要求的焊接操作，广泛应用于汽车、航空、建筑等各个领域。