friction stir welding

定義：高速旋轉(zhuǎn)的攪拌頭插入工件后沿焊接方向運(yùn)動(dòng)，在攪拌頭與工件的接觸部位產(chǎn)生摩擦熱，使其周圍金屬形成塑性軟化層；軟化層金屬在攪拌頭旋轉(zhuǎn)的作用下填充攪拌針后方所形成的空腔，并在攪拌頭軸肩與攪拌針的攪拌及擠壓作用下實(shí)現(xiàn)材料連接的固相焊接方法。

學(xué)科：機(jī)械工程（二）_機(jī)械制造工藝與設(shè)備_焊接與切割_摩擦焊

相關(guān)名詞：摩擦焊 慣性摩擦焊 焊接

圖片來源：視覺中國

【延伸閱讀】

攪拌摩擦焊是焊接方法的一種。它利用高速旋轉(zhuǎn)的攪拌針插入被焊工件內(nèi)與被焊材料發(fā)生摩擦并使其發(fā)生塑化，攪拌針在高速旋轉(zhuǎn)的同時(shí)也沿工件的接縫與工件相對移動(dòng)，在攪拌頭的攪拌與壓力的作用下實(shí)現(xiàn)接頭的連接。

1991年，英國焊接研究所在工件接頭處以摩擦方式快速擺動(dòng)彎曲的圓錐體，使材料發(fā)生連續(xù)塑性變形而實(shí)現(xiàn)了工件的連接，從此開始了攪拌摩擦焊技術(shù)的研究。21世紀(jì)初，隨著攪拌工具、材料、壓力傳感器和控制系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)的不斷突破，攪拌摩擦焊正式投入工業(yè)應(yīng)用。如今，它作為一種重要的高端焊接技術(shù)，廣泛應(yīng)用于軍事、航空航天、船舶、汽車制造等領(lǐng)域。

攪拌摩擦焊的過程中，所產(chǎn)生的熱量僅使被焊材料達(dá)到熱塑性狀態(tài)，而未達(dá)到金屬熔點(diǎn)，所以它屬于固相連接技術(shù)。攪拌摩擦焊材料適用性強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)鋁鎂鈦鋼銅等金屬、復(fù)合材料、熱裂紋敏感性材料、異種材料的焊接。與熔焊相比，攪拌摩擦焊的優(yōu)點(diǎn)是：接頭機(jī)械性能好，不易出現(xiàn)裂紋、氣孔等缺陷；焊后接頭殘余應(yīng)力和變形小，材料在攪拌頭的攪拌——擠壓的反復(fù)作用下，殘余應(yīng)力得到釋放；能夠?qū)崿F(xiàn)全位置（如平焊、立焊、仰焊、俯焊等）和多種接頭形式（如搭接、T形接頭、對接等）的焊接；焊接過程操作過程簡單，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化連接；焊接過程熱輻射小、無煙塵、功耗低、焊接效率高。攪拌摩擦焊也存在一定的不足之處，主要是：焊接過程中攪拌頭的磨損消耗太快，需要定期更換；焊接時(shí)產(chǎn)生的壓力較大，對焊接設(shè)備要求較高；工件需要?jiǎng)傂怨潭?，對焊接裝配精度要求較高。

我國1996年引入攪拌摩擦焊技術(shù)后，在攪拌摩擦焊接頭性能及缺陷形成機(jī)制、攪拌頭的選材與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、焊接過程中熱塑性金屬的遷移規(guī)律、攪拌摩擦焊的產(chǎn)熱機(jī)理及焊后熱處理等方面進(jìn)行了大量的研究工作，取得了很多成果。隨著基礎(chǔ)研究、技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用推廣的不斷深入，形成了多種創(chuàng)新性的材料加工方法，主要有攪拌摩擦點(diǎn)焊、攪拌摩擦塞焊、靜軸肩攪拌摩擦焊、雙軸肩攪拌摩擦焊、復(fù)合能場攪拌摩擦焊、攪拌摩擦增材制造等。這些新技術(shù)的出現(xiàn)促進(jìn)了攪拌摩擦焊技術(shù)的精細(xì)與完善。

（延伸閱讀作者：中國航發(fā)北京航空材料研究院 張鵬）

責(zé)任編輯：張鵬輝