搅拌摩擦焊技术的新起点——钢的焊接

搅拌摩擦焊技术已经成功实现了在铝合金结构中的工业化应用,但是在钛合金、钢等高熔点材料结构焊接中的研究仍在进行之中.文中对钢的搅拌摩擦焊技术难点进行了分析,并对C-Mn钢等典型钢结构材料的搅拌摩擦焊接头性能及组织进行了对比分析.结果表明,搅拌摩擦焊接头的细晶组织有助于提高钢结构的性能,具有一定的推广应用潜力.     

搅拌摩擦焊概述（一）

搅拌摩擦焊专栏是《现代焊接》杂志与中国搅拌摩擦焊中心合作开辟的搅拌摩擦焊技术的科普专栏，包括以下专题——搅拌摩擦焊概述，搅拌摩擦焊优点。搅拌摩擦焊原理，搅拌摩擦焊历史，搅拌摩擦焊应用，搅拌摩擦焊设备，搅拌头设计和材料，搅拌摩擦焊可控参数和过程控制，搅拌摩擦焊匙孔去除技术，搅拌摩擦焊工艺改进，搅拌摩擦焊接头性能，搅拌摩擦焊点焊，铜、镁、钛、钢的搅拌摩擦焊，搅拌摩擦焊接头及夹具设计，搅拌摩擦焊检测技术，搅拌摩擦焊质量控制等。敬请关注![编者按]     

搅拌摩擦搭接焊用搅拌头形貌优化研究进展

搅拌摩擦焊是一种新型固相连接技术,它的出现为铝合金等轻质合金的连接提供了新的有效途径。文中综述了关于搅拌摩擦搭接焊接头的基本特征、材料流动机理、搅拌头形貌优化等方面研究成果,并在此基础上对搅拌摩擦搭接焊中搅拌头的优化进行了展望。     

铝锂合金搅拌摩擦焊研究现状

铝锂合金具有低密度、高比强度和比刚性、优良的低温性能、良好的耐腐蚀性能和超塑性等优点,是理想的航空航天结构材料。搅拌摩擦焊作为一种新型的固相连接方法,应用于铝锂合金焊接时展现出制造成本低、环境污染小和接头力学性能好等一系列优点。为进一步提升搅拌摩擦焊在铝锂合金焊接领域的应用,文章从铝锂合金搅拌摩擦焊接头组织性能方面的国内外研究现状进行了综述,并对未来铝锂合金搅拌摩擦焊的研究方向进行展望。     

阻碍钢的搅拌摩擦焊研究进展的关键问题

搅拌摩擦焊(FSW)是一种固相焊接技术,在焊接铝、镁及其合金等低熔点金属上发展已相当成熟。焊接异种金属也获得了缺陷少的接头。钢在工业上的应用比其他金属更广泛,因此目前搅拌摩擦焊的研究主要集中在钢板的焊接。本文主要讨论了制约搅拌摩擦焊焊接钢板的3个关键问题,即搅拌头的结构设计、开发价格低廉且有良好高温耐磨性的搅拌头材料及昂贵的搅拌摩擦焊设备。     

激光辅助搅拌摩擦焊

激光辅助搅拌摩擦焊(LAFSW)是一种新型的搅拌摩擦焊技术。原搅拌摩擦焊(FSW)的焊接热量由工件和搅拌头之间摩擦产生,该过程需要相对较大的动力,因此,便用搅拌摩擦焊技术的设备都是体积庞大,价格昂贵的。而LAFSW在搅拌头搅拌时利用激光能量加热工件,且激光可加热无传导性的材料如塑料、陶瓷等,因而,LAFSW可获得较低的搅拌头磨损、较高的焊接速度、较广的应用范围,采用LAFSW技术的设备体积小、价格低。激光辅助搅拌摩擦焊     

高熔点材料的搅拌摩擦焊接技术

通过焊具设计、接头微观组织与性能、焊接温度场和残余应力、热源辅助的搅拌摩擦焊(FSW)几个方面,全面介绍了高熔点材料搅拌摩擦焊技术的研究现状.结果表明,合适的搅拌头材料为钨铼(W-Re)合金和多晶立方氮化硼(PCBN);采用合适的焊具设计和工艺参数,可以得到具有良好微观组织、高强度的FSW接头;在模拟搅拌摩擦焊温度场和接头残余应力时,应依据焊接过程实际进一步完善物理模型;引入辅助热源有利于高熔点材料焊缝成形并提高焊具使用寿命.     

搅拌摩擦焊用搅拌头研究现状与发展趋势

系统地总结和分析了国外搅拌摩擦焊用搅拌头的研究发展现状,并指出了每种搅拌头的设计思想、作用和优缺点。通过各种搅拌头的比较,指出了可自动变轴肩尺寸且可自动伸缩式搅拌头是最有发展前景的搅拌头技术,该技术解决了搅拌摩擦焊接技术早期应用中所遇到的一系列难题。同时指出了如何获得耐高温、高强度的搅拌头仍然是目前搅拌摩擦焊领域急需解决的难点。     

赛福斯特公司优质的搅拌摩擦焊工具

搅拌摩擦焊技术所必需的焊接工具（简称：搅拌头）是该技术的关键和核心,也是搅拌摩擦焊的特殊消耗品。 搅拌头需要与优化的焊接工艺参数相匹配才能获得高质量的搅拌摩擦焊缝和较高的使用寿命,北京赛福斯特技术有限公司根据技术需求,已成功研制出针对不同材料、不同厚度的多种规格、多种系列的搅拌头,并申请国家专利。其中包括针对铝合金、镁合金、铜合金、钛合金等材料的搅拌摩擦焊接用的搅拌头以及薄壁结构搅拌头、大厚度材料搅拌头、无匙孔焊接搅拌头、自适应双轴肩搅拌头、     

非晶合金搅拌摩擦焊的研究进展与展望

非晶合金具有高强度、低杨氏模量等优点,但尺寸小的问题限制了其应用。新型固相焊接方法的搅拌摩擦焊能在工件熔点以下的较低温度实现材料的连接,从而避免焊接热引起非晶合金的晶化。本文介绍了搅拌摩擦焊的基本原理、过程参数及焊缝结构,概述了非晶合金搅拌摩擦焊技术的研究进展,并指出了不足之处。最后提出了非晶合金搅拌摩擦焊技术的前景。     

搅拌摩擦焊接技术的研究现状与前景展望

搅拌摩擦焊接技术是近年来发展较快的一种焊接技术,目前在多个行业中获得了深度关注并取得了飞速发展,研究材料从最初的铝合金到现在涵盖了多种的金属材料、轻合金材料、非金属材料等;搅拌头结构也已经多种化,从传统的结构发展到现在的以双头搅拌头、固定轴肩搅拌头和浮动轴肩搅拌头等为代表的创新形式焊接工具,焊接工艺从单一以控制转速比、轴向压力、焊接倾角和下压量的单热源摩擦焊再到为解决高熔点金属的搅拌摩擦焊应用的先进焊接技术,如激光、等离子、超声-搅拌摩擦复合焊等以及电磁感应-摩擦复合焊等复合焊接方法。搅拌摩擦焊接技术以其巨大发展潜力和独有的技术优势迅速得到社会的认可和技术推广,逐渐成为当下最热门的固相连接技术方法之一。     

高效、固相焊接新技术--搅拌摩擦焊

在介绍搅拌摩擦焊（FSW）技术特点的基础上,对发达国家在搅拌摩擦焊接技术的工业化应用进行了综述,并且对中国搅拌摩擦焊中心在镁合金、铜合金、钛合金、塑料等材料的搅拌摩擦焊工艺研究、复杂铝合金构件开发以及搅拌摩擦焊设备制造等方面进行了较全面的介绍.搅拌摩擦焊接技术是一项高效、固相焊接新技术,在铝合金结构焊接方面具有广阔的应用前景.     

不锈钢搅拌摩擦焊搅拌头温度场模拟

搅拌头技术是搅拌摩擦焊工艺的关键技术,不绣钢搅拌摩擦焊一个重要的难点是确定不锈钢搅拌摩擦焊搅拌头的材料.此材料要求在1000℃或更高的温度下具有良好的耐磨性和韧性.采用搅拌摩擦焊工艺对3 mm厚0Cr18Ni9不锈钢板进行了对接焊接.利用有限元软件DEFORM-3D初步模拟了在旋转速度600 r/min,焊接速度70 mm/min下焊接不锈钢时搅拌头的温度场分布.结果表明,模拟结果与实测结果基本吻合.     

铝锂合金搅拌摩擦焊接技术的研究现状及其发展方向

铝锂合金是一种密度低、比强度高、抗腐蚀性好的新型铝合金,是用于航空航天领域实现轻量化的理想材料。搅拌摩擦焊技术作为一项新型固相连接技术,能有效克服熔化焊接中出现的气孔、热裂纹等缺陷,在铝锂合金焊接领域具有广阔的应用前景。从铝锂合金搅拌摩擦焊焊接工艺、焊接接头组织性能等多个方面对铝锂合金搅拌摩擦焊进行综述,总结国内外研究现状,并展望铝锂合金搅拌摩擦焊接技术未来发展。     

先进的搅拌摩擦焊

搅拌摩擦焊是利用一种特殊形式的搅拌头边旋转边前进，通过搅拌头与工件的摩擦产生热量，摩擦热使该部位金属处于热塑性状态，并在搅拌头的压力作用下从其前端向后部塑性流动，从而使待焊件压焊为一个整体。它可以焊接所有牌号的铝合金以及用熔焊方法难以焊接的材料，并突破了普通摩擦焊对轴类零件的限制。由于搅拌摩擦焊是固态焊接，所以没有熔化焊时的气孔、裂纹等缺陷。搅拌摩擦焊的接头性能普遍优于熔化焊的。     

探索高熔点合金搅拌摩擦焊之路——钛合金搅拌摩擦焊技术研究进展

中航工业北京赛福斯特技术有限公司（中国搅拌摩擦焊中心）在传统低熔点合金（铝合金、镁合金、铜合金等）搅拌摩擦焊接技术研究的基础上,不断拓展搅拌摩擦焊在更多材料领域的应用研究,为满足航空航天等工业领域的特殊需求,目前逐步向高熔点合金材料展开探索研究。钛合金作为航空轻质高强度金属,在未来新型飞机制造中具有巨大的潜力,     

防锈铝搅拌摩擦焊接

通过大量试验研究了防锈铝LF21搅拌摩擦焊接技术,深入分析了防锈铝搅拌摩擦焊接头的金相组织和力学性能,并探讨了焊接参数对组织性能的影响.对于3mm厚的防锈铝板,优化的搅拌头材料为ICr18Ni9Ti,形状为圆锥带凹面形,轴肩尺寸为φ12mm,焊针跟部直径为4mm,焊针端部直径为2.8mm,焊针高度为2.7mm.优化的焊接工艺参数范围为旋转速度950-1 500 r/min,焊接速度37.5～60mm/min.研究的成果可应用于有色金属材料搅拌摩擦焊接参数的优化,推动中国搅拌摩擦焊接技术在铝焊接中的应用.     

铝/钢异质金属搅拌摩擦焊技术研究进展

铝/钢异质金属复合结构具有轻质节能、降低成本、可以满足不同的工作条件等特点,在航空航天、船舶制造等领域的应用日益受到重视。由于铝和钢的物理化学性质存在巨大差异,铝和钢的连接成为焊接领域的难点问题。搅拌摩擦焊作为一种固相连接方法,具有热输入低、高温停留时间短、焊接变形小等特点,对克服铝/钢异质金属性能差异带来的焊接困难具有优势,已成为铝/钢异质金属焊接的研究热点。综述了铝/钢异质金属搅拌摩擦焊国内外研究现状,主要涉及搅拌头材料选择与结构设计、焊缝成形、焊接工艺窗口、力学性能、接头冶金结合、连接机制以及外源辅助搅拌摩擦焊新技术,可以为铝/钢异质金属结构的轻量化设计提供新思路,最后对其发展趋势进行了展望。     

搅拌摩擦焊过程中搅拌头受力与变形的计算方法

提出了搅拌摩擦焊过程中搅拌头受力的计算方法,基于搅拌针的受力情况,对搅拌头在搅拌摩擦焊过程中的变形进行了计算。计算结果表明,搅拌摩擦焊中的温升对改善搅拌头受力具有非常重要的影响,提高焊接温度,将大大降低搅拌头在焊接过程中行进时所受的力,这将极大提高搅拌头的使用寿命。由于变形量很小,因此,可以认为搅拌针在焊接过程中的变形对焊缝形成没有影响。     

镁合金搅拌摩擦焊接技术的研究进展

搅拌摩擦焊是利用一种特殊形式的搅拌头边旋转边前进,通过搅拌头与工件的摩擦产生热量,摩擦热使该部位金属处于热塑性状态,并在搅拌头的压力作用下从其前进端向后部塑性流动,从而使待焊件压焊为一个整体.由于搅拌摩擦焊是固态焊接,所以没有熔化焊时的气孔、裂纹等缺陷.综述了镁合金搅拌摩擦焊接技术的新进展,并对镁合金搅拌摩擦焊接技术的发展进行了展望.