铝合金搅拌摩擦焊接头缺陷及焊件结构问题控制策略的研究进展

搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding,FSW)是近些年发展起来的一种固态连接工艺,尤其适用于铝合金材料的焊接。概述了搅拌摩擦焊的局限性,主要包括接头处存在钥匙孔、焊缝减薄等缺陷及复杂结构铝合金难以焊接等问题。研究表明,通过工艺方法、流程及参量的优化能够对焊接接头缺陷和焊件结构问题进行有效控制。由此,归纳了铝合金搅拌摩擦焊接头存在的关键问题及解决策略,分析了每种工艺方法的适用对象及条件,包括摩擦塞焊(Friction Plug Welding,FPW)、填充式搅拌摩擦焊(Filled Friction Stir Welding,FFSW)、回抽式FSW、静止轴肩搅拌摩擦焊(Stationary Shoulder Friction Stir Welded,SSFSW)、沉积式FSW、双轴肩搅拌摩擦焊(Bobbin Tool Friction Stir Welding,BT-FSW)和无倾角FSW。详细探讨了每种工艺的原理和机制,阐述了每种工艺的优缺点,重点介绍了工艺的参数优化调控、辅助设备的添加及工序的改进对修复接头组织与力学性能的影响。对铝合金搅拌摩擦焊的回顾总结,将为获得高质量搅拌摩擦焊接头,实现复杂结构件焊接提供参考依据。在此基础上,对铝合金搅拌摩擦焊现存问题及挑战的解决进行了展望。     

搅拌摩擦焊具及工艺参数

用于搅拌摩擦焊接的特制焊接工具称为搅拌摩擦焊具，简称焊具(Welding Tool)，又称搅拌头。搅拌摩擦焊具由针部(Pin)和肩部(Shoulder)组成，二者又称搅拌针和轴肩。焊具几何尺寸就是指针部和肩部的形状和尺寸。     

搅拌摩擦焊接技术最新进展

搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding,简称FSW)是由英国焊接研究所TWI于1991年开发的专利技术,并且在随后取得了巨大的进展。综述了近10年来国内外搅拌摩擦焊技术的发展概况和最新进展,阐述了搅拌摩擦焊技术的原理、工艺特点及其广泛的工业应用前景,指出搅拌摩擦焊技术研究的必要性和紧追性。     

飞机铝合金型材结构FSW焊接

提出了搅拌摩擦焊接（Friction Stir Welding,FSW）技术的3个基本要素,对铝合金型材FSW焊接件在航空结构中的几个典型应用进行了分析.并简要介绍了中国搅拌摩擦焊中心在铝合金型材搅拌摩擦焊接方面的研究成果.中国搅拌摩擦焊中心的研究表明,采用搅拌摩擦焊技术焊接铝合金能够得到比较满意的接头强度.     

一种新型焊接工艺--搅拌摩擦焊

搅拌摩擦焊是20世纪90年代初开发出的一种新型焊接工艺，它可以焊接常用熔焊方法难以焊接的铝合金、钛合金等，并且具有一系列独特的优点。在此简要介绍了搅拌摩擦焊的原理、搅拌摩擦焊接接头性能、影响搅拌摩擦焊接的工艺参数以及搅拌摩擦焊常用设备。     

铝合金船舶的搅拌摩擦焊接工艺

0 引言 由英国焊接研究所(TWI)发明的搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding简称FSW),是用一种利用耐磨的旋转工具将铝、镁和铜的板材或型材材料连接的工艺.     

搅拌摩擦焊技术与装备工程应用的引领者——记上海航天设备制造总厂

搅拌摩擦焊FSW(Friction Stir Welding)1991年发明于英国焊接研究所TWI(The Welding Institute),是一项创新的铝合金摩擦焊技术。经过10多年的发展,搅拌摩擦焊技术已日趋完善,并成功应用于航空、航天、汽车、造船和高速铁路列车等诸多轻合金(主要是铝、铁、铜、铅及其合金)结构制造领域。作为技术含量很高的新型焊接技术,进入门槛非常高,国内从事该技术研发的企业并不多,能做好的更是凤毛麟角,上海航天设备制造总厂无疑是优秀厂家中的代表。就让我们走进她,亲身体会与了解高端焊接企业成功的点点滴滴。     

搅拌摩擦焊CAPP系统的研究与开发

以搅拌摩擦焊工艺为主要研究方向,采用面向对象技术,利用UML建模,设计并开发了一套基于Oracle数据库的C/S结构模式的搅拌摩擦焊CAPP系统。该系统不仅实现了完整的搅拌摩擦焊工艺设计,还可以进行工艺文件管理及焊接知识查询等功能。该系统不仅提高了企业搅拌摩擦焊接的生产效率,还规范化了搅拌摩擦焊接工艺的管理、设计。     

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]     

汽车连接新工艺——54届国际焊接学会年会综述(2)

2　两种工艺的新发展2 .1　搅拌摩擦焊 (ＦＳＷ )搅拌摩擦焊由于其高的生产率和焊接质量在焊接铝合金方面发展很迅速 ,在欧洲已用于火车车箱长焊缝焊接 ,在美国已用于海洋装置及宇航器的焊接。瑞典ＥＳＡＢ公司开发了大型专用机床。上届国际焊接会议介绍了英国焊接研究所在搅拌摩擦焊方面新的进展。下面介绍在这次国际焊接会议上发表的用于异种金属的连接、用于点焊及补焊方面的进展情况。2 .1.1　搅拌摩擦点焊 (ＦＳＳＷ )搅拌摩擦点焊也是针对汽车铝结构车身的连接而进行开发研究的。电阻点焊铝车身的主要问题是焊铝时电极寿命低 ,而伴随…     

搅拌摩擦焊接过程的有限元模拟

对摩擦搅拌焊接工艺进行数值仿真，建立了搅拌摩擦焊接的二维数值计算模型，通过数值手段进行焊接参数研究。并研究了焊接工艺过程中焊件材料的流动情况以及在焊接过程中材料的应力和应变情况，且与已有结果进行比较。证实了所建立模型的正确性与可靠性。     

搅拌摩擦焊在中国的发展

作为新世纪连接技术的新星,搅拌摩擦焊的发明、发展和工业化对世界工业制造领域产生了巨大的推动力.介绍了搅拌摩擦焊技术及其在中国的发展状况.     

搅拌摩擦焊接过程流体数值模拟概述

为了对搅拌摩擦焊接机理有进一步的理解，需要对FSW过程中塑性材料的流体流动进行深入研究。搅拌摩擦焊接过程的数值模拟是研究FSW过程中塑性材料流体流动的一种重要手段。介绍了FSW过程数值模拟的一些研究进展，对资料中建立的模型和模拟结果进行了简要的描述。     

搅拌摩擦焊应用及焊接设备简介

介绍了搅拌摩擦焊的工艺过程，分析了搅拌摩擦焊焊缝及焊接过程的优缺点。对搅拌摩擦焊的应用和常用搅拌摩擦焊设备作了简要的描述。     

铜板搅拌摩擦焊接工艺优化

搅拌摩擦焊(FSW)是近几年发展起来的新型摩擦焊接技术。铝合金搅拌摩擦焊接已成为国内外研究的热点，但对铜及其合金搅拌摩擦焊接的研究尚不多见。通过大量试验分析，优化了铜板搅拌摩擦焊接工艺。研究表明：工业纯铜具有良好的搅拌摩擦焊接性能，优化工艺可获得强度超过母材的搅拌摩擦焊接接头。     

基于压焊原理的搅拌摩擦焊匙孔填补技术

搅拌摩擦焊焊缝尾部匙孔是阻碍搅拌摩擦焊应用推广的主要问题之一,文中提出并研究了一种基于压焊原理的匙孔填补技术.以三相次级整流电阻点焊机为试验平台,2024-T4铝合金3.0 mm+3.0 mm的搅拌摩擦点焊匙孔为填补对象,具体研究了匙孔填补后各区域的硬度、微观组织及其与塞棒的连接机理.结果表明,引入压焊原理,采用电阻点焊机可以实现匙孔填补,填补后匙孔可分为熔合区、压合区、熔化区及塑性变形区,塞棒与匙孔之间的连接形式以扩散焊接形式为主,局部有熔化焊接形式,且填补过程未对匙孔周围组织及硬度产生明显影响.     

搅拌头机械载荷在搅拌摩擦焊接中的作用的数值分析

利用数值模拟技术分析搅拌头机械载荷在焊接过程中的作用,通过对比只考虑热载荷,考虑热载荷和搅拌头的下压力,综合考虑热载荷、搅拌头下压力和工作扭矩三种条件下的应力,应变和变形,结果发现,搅拌头下压力使焊后残余应力值大幅下降;搅拌头的工作扭矩是焊后残余应力、应变不对称分布的重要影响因素;并且搅拌头机械载荷使得薄板焊后残余变形的模式发生了完全相反的变化,由不考虑搅拌头载荷时的马鞍状变成了反马鞍状.     

Friction stir welding of AZ31 magnesium alloy

Friction stir welding (FSW) is an new solid-phase joining technology which has more advantages over fusion welding methods in welding of aluminum and other non-ferrous metals. The effects of welding parameters on mechanical properties and microstructure during friction stir welding of AZ31 magnesium alloy were studied in this paper. Microstructures and mechanical properties of the joints were investigated by means of optical microscopy, scanning electric microscopy ( SEM ) , micro-hardness analysis, and tensile test. Experimental results show that the magnesium alloy can be successfully welded by FSW method, and the ultimate tensile strength (UTS) of FSW joint reaches up to 90 percent of base metal. The microstructures of welded joints exhibit the variation from dynamically recrystallized fine grains to greatly deformed grains. Hardness in nugget zone was found lower than the base metal but not too obvious.     

强制冷却搅拌摩擦焊接工艺

搅拌摩擦焊接在工业生产中应用的主要问题之一,是焊接硬化状态材料时接头强度系数较低.简要分析了焊接热对接头强度的影响,提出了在搅拌摩擦焊接过程中进行强制冷却的工艺方法.对比了强制冷却对紫铜搅拌摩擦焊接头表面状况、硬度分布和接头性能的影响,建立了强制冷却搅拌摩擦焊接过程中焊接区温度的近似表达式.结果表明,在紫铜搅拌焊接过程中进行强制冷却,可以降低焊接过程中焊缝及热力影响区变形金属的温度,减小接头软化的程度和范围,提高搅拌摩擦焊接接头的性能.采用转速1 500 r/min、移动速度0.3 mm/s的强制冷却的工艺方法,得到的紫铜搅拌摩擦焊接头抗拉强度达269 MPa.     

先进摩擦焊接技术的开发与应用

先进摩擦焊接技术具有巨大的开发潜力,是适应环境的21世纪材料加工制造技术,它主要包括线性摩擦焊、摩擦堆焊、搅拌摩擦焊和摩擦塞焊。本文综合介绍了上述几种先进摩擦焊接技术的工艺特点及应用发展趋势。