中航工業北京賽福斯特技術有限公司（中國攪拌摩擦焊中心）是中國攪拌摩擦焊技術先鋒和開拓者,秉持“航空報國、強軍富民”的主體理念,已成功實現我國大型飛機機身結構、油箱、口蓋、地板結構、新型戰斗機艙體、機翼結構和雷達冷板等部件的攪拌摩擦焊接,大幅提升了我國武器裝備的制造技術水平。

中航工業北京賽福斯特技術有限公司（中國攪拌摩擦焊中心）是中國攪拌摩擦焊技術先鋒和開拓者,秉持“航空報國、強軍富民”的主體理念,已成功實現我國大型飛機機身結構、油箱、口蓋、地板結構、新型戰斗機艙體、機翼結構和雷達冷板等部件的攪拌摩擦焊接,大幅提升了我國武器裝備的制造技術水平。

采用熱塑性塑料abs作為焊接材料,研究了攪拌摩擦焊工藝參數對其焊接接頭力學性能的影響。結果表明,工藝參數與性能之間有明顯的關聯性,采用1300r/min轉速、0.05mm下壓量、20mm/min焊接速度,接頭宏觀表面成型良好,且焊接后板材整體基本無翹曲,可以實現有效連接。斷面分析表明,在不同焊接參數下接頭斷裂方式不同,斷面出現明顯的分層現象。

攪拌摩擦焊具有熔化焊接無法比擬的優點，因此鋁合金攪拌摩擦焊引起國內外學者的廣泛關注。本文主要介紹了攪拌摩擦焊的工作原理和接頭性能影響因素．詳細介紹了國內外鋁合金攪拌摩擦焊接頭微觀組織、接頭力學性能和塑性流動機理以及攪拌摩擦焊焊接缺陷修補技術，指出了在塑型金屬流動方面存在的不足，還需要進一步研究焊接接頭質量的評定方法和攪拌摩擦焊接頭缺陷的修補技術。

攪拌摩擦焊具有熔化焊接無法比擬的優點,因此鋁合金攪拌摩擦焊引起國內外學者的廣泛關注。本文主要介紹了攪拌摩擦焊的工作原理和接頭性能影響因素,詳細介紹了國內外鋁合金攪拌摩擦焊接頭微觀組織、接頭力學性能和塑性流動機理以及攪拌摩擦焊焊接缺陷修補技術,指出了在塑型金屬流動方面存在的不足,還需要進一步研究焊接接頭質量的評定方法和攪拌摩擦焊接頭缺陷的修補技術。

國內對攪拌摩擦焊焊接參數(如進給速度、旋轉速度)的研究比較多,但對工藝傾角的研究很少。本文采用攪拌摩擦焊方法對2519鋁合金進行了焊接試驗,結果表明,工藝傾角也是影響焊縫質量的關鍵性因素,工藝傾角在3°~5°區間時,呈現出較好的焊縫性能,小于3°或大小5°,焊縫性能較差。

介紹了攪拌摩擦焊的原理、研究現狀及應用,并對該焊接方法的應用前景進行了展望。

采用伸縮式攪拌頭對25mm板厚2219-t6鋁合金進行攪拌摩擦焊,在多道補焊時避免攪拌頭軸肩的二次下壓量造成的底部焊穿。對25mm板厚2219-t6攪拌摩擦焊焊縫的微觀組織、材料缺失型缺陷及弱連接型缺陷進行觀察。結果表明:焊縫沿厚度方向分為軸肩影響區和攪拌針影響區,焊接參數的變化與這兩區域中缺陷的產生存在一定關系,焊縫中的材料缺失型缺陷遵循一定的體積守恒關系。利用伸縮式攪拌頭制備不同尺寸的焊縫根部未焊透缺陷,發現未焊透的深度與焊縫抗拉強度呈非線性關系。在統一的焊接參數規范下,調整攪拌針伸出長度進行多道焊,研究多道補焊工藝對焊縫組織性能的影響。

采用攪拌摩擦焊(fsw)技術對1mm厚6061-t6鋁合金薄板進行了對接.研究了焊接工藝參數的范圍,實驗測試了焊接接頭的強度、硬度和延伸率,利用金相顯微鏡、掃描電鏡和透射電鏡分析了接頭的微觀組織.結果表明:對于1mm厚度6061-t6鋁合金,fsw的最優工藝參數為旋轉速度1800r.min-1,焊接速度1000mm.min-1;在此參數下,接頭的硬度值達到母材的80%左右,抗拉強度達到母材的103%,延伸率達到母材的54%;接頭的力學性能與微觀結構相符.

用攪拌摩擦焊方法成功焊接了10mm厚的紫銅與低碳鋼板,得到了內部無缺陷、外觀成形良好的接頭.紫銅位于攪拌摩擦焊返回邊時,能使焊縫形成良好接頭.反之,位于前進邊時則有溝槽和未焊合等缺陷.右旋螺紋攪拌針會使焊縫材料向上作螺旋形運動,接頭有明顯的軸肩影響區,缺陷容易在焊縫底部出現.左旋螺紋攪拌針使攪拌針周圍的塑化金屬向下遷移,在焊縫下部形成明顯的呈"洋蔥環"形焊核區,缺陷容易在焊縫上部出現.攪拌針偏移量對焊縫形貌有較大影響.接頭抗拉強度達233mpa,為銅母材強度的95%,斷裂位置在銅側熱影響區.焊核區抗拉強度達296mpa,遠超過紫銅母材的強度.

分別采用攪拌摩擦焊(fsw)和熔化極氬弧焊(mig)對20mm厚的5a06鋁合金進行了焊接試驗,對兩種焊接方式的焊縫接頭進行了機械性能測試、顯微組織的觀察以及表面殘余應力的檢測。結果表明,攪拌摩擦焊縫接頭的抗拉強度比熔化極氬弧焊縫接頭的高,攪拌摩擦焊縫接頭往往斷裂于前進側的熔合過渡區,熔化極氬弧焊縫接頭斷裂于熱影響區;相比熔化極氬弧焊,攪拌摩擦焊接頭晶粒明顯細化,焊縫中mg、mn等合金元素燒損明顯減少,焊縫表面的殘余應力水平也較低。

材料為5a06鋁合金的貯箱組件存在壁薄、結構復雜、尺寸大且容易變形,在試驗中多次出現低壓力爆破現象。為提高焊縫強度,滿足產品焊接質量要求,對焊接工藝過程中焊接線能量對強度的影響進行了分析,對比了變極性手工tig與自動tig焊接方法,并改進了焊接結構。試驗采取的措施有效地提高了產品的焊縫強度,滿足了產品焊接質量要求。

利用自行研制的攪拌摩擦焊機采用一種攪拌摩擦焊外側角接的新方法對厚度為22mm的2519鋁合金進行了角接焊接試驗,并對焊縫的微觀組織、硬度等進行了分析.分析了攪拌針斷裂原因及得出其斷裂方式為剪切斷裂.結果表明,攪拌摩擦焊外側角接焊接的方法能夠有效地進行角接焊接;合理的焊接工藝和攪拌針形狀是焊接的關鍵;旋轉頻率在30～40rad/s,焊接速度在90～120mm/min的范圍內都可以獲得良好的接頭外觀.

主要對塑料板的攪拌摩擦焊工藝進行了探索,研究了主要的工藝參數(包括攪拌頭的形狀、攪拌頭的旋轉速度、焊接速度、軸肩下壓量和主軸傾角)對塑料焊縫成形的影響,并對焊后成形較好的試樣進行了力學性能試驗和焊縫橫截面的宏觀分析。結果表明,當工藝參數選擇合適時,可以得到光滑、美觀和無缺陷的焊縫,接頭的抗拉強度可達到母材的90%以上。

采用攪拌摩擦焊接方法對厚度為25mm的t2紫銅厚板進行了單道對接焊試驗,并對焊縫的微觀組織、力學性能、導電特性及焊縫能譜進行了分析.結果表明,用攪拌摩擦焊方法焊接25mm厚的t2紫銅板,可得到成形美觀、內部無缺陷的平板對接接頭.在旋轉速度為960r/min、焊接速度為70mm/min時,攪拌摩擦焊的焊接接頭的抗拉強度可達到186.6mpa,攪拌摩擦焊接頭的電阻率與母材基本相當.

采用攪拌摩擦焊方法對厚度為1.8mm2024-t4鋁合金薄板進行焊接實驗,通過高壓水冷裝置來控制由殘余應力產生的失穩翹曲變形,并對焊縫的微觀組織與力學性能進行了分析。結果表明:用攪拌摩擦焊方法焊接1.8mm厚的2024-t4鋁合金薄板可得到外表成形美觀、內部無缺陷的平板對接接頭。在冷卻水壓為0.4mpa、攪拌針旋轉速度為2100r/min、焊接速度為120mm/min時,攪拌摩擦焊的焊接接頭強度可達到377.9mpa,達到母材強度的80.39%。

攪拌摩擦焊是一種新型固相塑性連接方法,它的出現為銅的焊接提供了一種新的工藝.對紫銅的攪拌摩擦焊工藝進行了研究,通過工藝試驗,對其焊縫成形、接頭組織形態及其力學性能進行了分析.研究結果表明,攪拌摩擦焊接紫銅時應選用攪拌頭旋轉速度在400~700r/min,焊接速度為35~60mm/min;從顯微組織角度,由于接頭主要發生了動態再結晶,焊接接頭沒有熱力影響區,而是三個區,即焊核區、熱影響區、母材區.研究還發現用攪拌摩擦焊得到的銅接頭出現了明顯的軟化現象,接頭的機械性能比母材低,但比熔化焊得到的接頭性能要高,其平均抗拉強度可達到母材的80%.