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一、技术起源

搅拌摩擦焊是英国焊接研究所（TWI）于1991年发明的新型固相连接技术，是焊接领域近三十年最重大的技术突破，被誉为“最具革命性的焊接技术”；搅拌摩擦焊得到专利保护并公开以来，主要在铝合金、镁合金等轻金属结构领域得到越来越广泛的应用，同时在高熔点材料领域也获得了一定发展。


二、基本原理

搅拌摩擦焊是指利用高速旋转的焊具与工件摩擦产生的热量使被焊材料局部塑性化，当焊具沿着焊接界面向前移动时，被塑性化的材料在焊具的转动摩擦力作用下由焊具的前部流向后部，并在焊具的挤压下形成致密的固相焊缝。目前，搅拌摩擦焊主要应用于铝、铜、镁等同种或异种材料的2D和3D连接。

三、技术特点

1. 焊接工艺适应性好，适合焊接全系列铝合金。
2. 还适用于焊接铜合金与镁合金等其他有色金属。
3. 焊接过程中母材不熔化，有利于实现全位置焊接以及高速连接。
4. 焊缝中无气孔缺陷，无元素烧损、无热裂纹。
5. 焊后变形小，可以实现精密铝合金零部件的焊接。
6. 焊缝组织晶粒细化，接头力学性能优良。 
7. 易于实现自动化，质量稳定，重复性高。
8. 与熔焊接头相比，搅拌摩擦焊接头疲劳性能优异。
9. 安全、绿色焊接方法，焊接过程没有飞溅、烟尘、以及弧光等有害辐射。
10. 不需要焊丝、保护气，成本低。

四、焊接工艺

1. 接头形式
构件形状：圆状、板状等。
接头形式：对接、搭接、角接及T形接头。
焊缝形式：直线、环形、圆形、曲线。
焊接位置：全位置焊接。

2. 搅拌头 
搅拌头是搅拌摩擦焊接过程中的唯一耗材，也是实现搅拌摩擦的最重要的影响因素之一，被誉为搅拌摩擦焊技术的”心脏“ 。

轴肩：
防止材料外溢：轴肩与被焊材料的表面紧密接触，防止处于塑性状态的母材表面的金属排出而造成的表面缺陷；摩擦产热：与母材表面摩擦生热，提供部分焊接所需要的搅拌摩擦热。

 

轴肩的形状

搅拌针：
搅拌针强烈搅拌金属，使材料连接到一起；破坏对接面处的氧化膜；与材料摩擦，提供摩擦热。

 

搅拌针的形状

 

五、应用领域