搅拌摩擦焊的原理及特点——科鼎鑫

1搅拌摩擦焊的工作原理及特点

   搅拌摩擦焊接时，搅拌头一边高速旋转，一边沿着焊接方向前进，焊接过程中，搅拌头轴肩与被焊工件表面摩擦产生热量使工件达到塑性状态，塑性状态的金属在搅拌头旋转压力的挤压作用下，沿搅拌针从前进侧被搅拌到后退侧，随着搅拌头的移动，高度塑性变形的金属流向搅拌头的后部，冷却后形成焊缝。在实际工作中，搅拌摩擦焊的焊核由于受到搅拌头的高速旋转挤压作用，该区原始的组织晶粒被搅拌破碎，同时在轴肩与母材摩擦产生的热作用下，发生动态再结品，由母材轧制状组织变为细小的等轴晶。

   热机械影响区在搅拌头的高速旋转作用下发生明显塑性变形，受到的摩擦热低于焊核，不足以使组织发生再结晶，因此只发生部分长大。热影响区在热循环作用下，组织晶粒发生一次长大，该区组织明显粗化，甚至比母材还粗大。焊接时搅拌头缓慢插入母材中，摩擦头的轴肩与板材的表面紧密接触并压入一定深度。焊接时摩擦头高速旋转并沿待焊板材的接缝向前运动。摩擦头的轴肩、搅拌针与试件摩擦生热，产生的摩擦热使搅拌针周金属处干热朔性状态。

   在摩擦搅拌过程中轴肩一方面提供了大部分的摩擦热，吴一方面轴肩的下压作用防止了塑性状态金属的溢出，搅拌针前方塑性状态下的金属在摩擦头的驱动下向后方流动。在搅拌头的摩擦搅拌作用下，搅拌针周围的材料形成朔性层，从而形成了搅拌摩擦焊焊缝，使待焊件焊为一个整体。同时，因为搅拌摩擦焊焊接温度在铝合金熔点以下，使其与普通熔化焊有不同的本质，相应地带来了一系列优点 :

      (1)多种材料混合焊。搅拌摩擦焊作为一种固相连接方法，几乎能够焊接所有的铝合金材料，包括那些难于用熔化焊方法连接的高强铝合金材料，随着搅拌摩擦焊焊接工具的开发和焊接技术的发展，搅拌摩擦焊技术己能够焊接其它有鱼金属，如铅、锌、镁及镁合金、铜及销合金、钦合金，甚至能够用于焊接不锈钢、低碳钢等黑色金属。

    (2)不受接头形式的限制。搅拌摩擦焊可以进行多种接头形式的焊接，如对接接头、搭接接头、角接接头及T形接头等。搅拌摩擦焊也适用干环形、圆形、非线性和立体焊缝。由于重力对这种固相焊接方法没有影响，搅拌摩擦焊可以用于全位置焊接，如横焊、立焊、仰焊、环形轨道自动焊等。搅拌摩擦焊已经成功地焊接了星际 (宇宙)飞行器铝合金燃料箱的纵向对接焊缝和环形搭接焊缝。

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