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搅拌摩擦焊常用术语 第一页，共二十五页，2022年，8月28日 第二页，共二十五页，2022年，8月28日 一、 搅拌摩擦焊 Friction Stir Welding 由英国焊接研究所（TWI）与1991年开发的一种专利技术，是一种新型的固相连接工艺。焊接时，将两被焊母材固定在刚性衬垫上，高速旋转的搅拌头插入接缝沿接缝移动，接缝被摩擦加热至塑性状态后形成焊缝。 第三页，共二十五页，2022年，8月28日 搅拌摩擦焊的相关视频1：设备展示 搅拌摩擦焊的相关视频2：设备展示 搅拌摩擦焊的相关视频3：过程展示 第四页，共二十五页，2022年，8月28日 二、 搅拌头 Pin tool 包括轴肩和搅拌针的旋转组件。搅拌头是搅拌摩擦焊接设备最重要的组成部分之一，是搅拌摩擦焊接技术的核心。它与被焊工件之间相互作用，实现焊接材料的连接。 注：通常包括轴肩和搅拌针，但是可能是多个轴肩或搅拌针，或者没有轴肩和搅拌针。 在搅拌摩擦焊过程中，搅拌头高速旋转插入到待焊材料的焊缝中产生摩擦热，是被焊材料热塑化，同时粉碎和弥散接头表面的氧化层，使塑化材料产生良好的塑性流动和转移，对焊缝金属材料施加焊接顶锻压力，使材料在压力作用下扩散连接形成固相接头。 第五页，共二十五页，2022年，8月28日 搅拌针 搅拌头夹持区域 轴肩区域 典型的搅拌头构成 1、搅拌头 2、轴肩 3、搅拌针 第六页，共二十五页，2022年，8月28日 搅拌针有如下两个作用： 通过旋转摩擦产生焊接所需热量，并带动周围材料的流动以形成接头。特别针对厚板。 为焊接区域塑性材料提供机械搅拌力，使材料流动更合理，以形成致密的焊缝组织。 三、 搅拌针 Tool Pin 在搅拌摩擦焊过程中插入待焊区域的搅拌头突出部分。 注：搅拌针可以是固定的，也可能是可调节的。 铝合金用搅拌针的制造材料可以采用工具钢、高温合金等材料。 第七页，共二十五页，2022年，8月28日 四、 轴肩 Tool Shoulder 在搅拌摩擦焊过程中，搅拌头接触母材表面的部分。 轴肩的作用： 在焊接过程中一方面对塑性区金属起着包拢作用， 与工件表面摩擦产生的热量，尤其在焊接薄板时是最主要的焊接热量来源。 对于铝合金搅拌摩擦焊接，轴肩的制造材料可以采用中碳钢、工具钢或高温合金等金属材料。 第八页，共二十五页，2022年，8月28日 A B C D A：高熔点材料用搅拌头 B：高熔点材料用搅拌头（国外） C：无匙孔系统用搅拌头 D：薄板焊接用搅拌头 第九页，共二十五页，2022年，8月28日 五、 前进侧 advancing side 搅拌头旋转方向与焊接方向相同的焊缝侧。 六、 回转侧 retreating side 搅拌头旋转方向与焊接方向相反的焊缝侧。 第十页，共二十五页，2022年，8月28日 七、 轴向压力 axial force 沿旋转轴向搅拌头施加的使搅拌针插入工件和保持搅拌头轴肩与工件表面接触的压力。 八、 匙孔 搅拌摩擦焊过程完成后，搅拌头离开工件时，在焊缝中留下的孔。 匙孔 第十一页，共二十五页，2022年，8月28日 搅拌摩擦焊过程示意图 1、母材 2、搅拌头 3、轴肩 4、搅拌针 5、焊缝表面 6、回转侧 7、前进侧 8、匙孔 a、搅拌头旋转方向 b、搅拌头向下移动 c、轴向压力 d、焊接方向 e、搅拌头向上移动 第十二页，共二十五页，2022年，8月28日 九、 焊接开始时的停留时间 dwell time at start of weld 从搅拌头接触工件表面开始，至搅拌头开始沿焊缝移动为止的时间段。 十、 焊接结束时的停留时间 dwell time at end of weld 从搅拌头停止沿焊缝移动开始，至搅拌头离开工件之前的时间段。 第十三页，共二十五页，2022年，8月28日 搅拌摩擦焊过程时间点示意图 Fa ：轴向力 10：轴向压力提升过程 1 ：开始旋转 n ：旋转速度 t ：时间 2 ：搅拌头移至工件上部 3 ：搅拌针接触工件 4 ：焊接开始时的停留时间 5 ：搅拌头开始沿焊缝移动 6 ：搅拌头停止沿移动 7