搅拌摩擦焊的发展现状

摩擦搅拌焊(FSW)是由焊接研究所(TWI)于1991年6月提出的发明专利。起初，搅拌摩擦焊技术主要用于解决铝合金等低熔点材料的焊接。TWI对搅拌摩擦焊技术的特点和应用做了大量的研究，分别在1993和1995申请了专利。TWI主要与航空航天、海洋、道路交通、铝厂、焊接设备厂等大型公司联合，以集团赞助或合作的形式开发这项技术，扩大应用范围。美国的Edisonwelding Institute (EWI)与TWI密切合作，也在进行FSW技术的研究。洛克希德·马丁航空航天公司、马歇尔航天飞行中心、美国海军研究所、达特茅斯大学、德克萨斯大学、阿肯色大学、南卡罗来纳大学、德国斯图加特大学、澳大利亚阿德莱德大学、澳大利亚焊接研究所等。都从不同的角度对搅拌摩擦焊进行了专门的研究。搅拌摩擦焊是自激光焊接出现以来最引人注目的焊接方法。它的出现将使铝合金等有色金属的连接技术发生巨大变化。搅拌摩擦焊在铝合金焊接中取得了良好的效果。如今，英、美等国正在开展锌、铜、钛、低碳钢及复合材料的搅拌摩擦焊。搅拌摩擦焊在航空航天领域具有良好的应用前景。

(1)搅拌头的成功设计是将搅拌摩擦焊应用于更广泛的材料和更大范围的焊接厚度的关键。本文主要论述搅拌头的发展现状。一般来说，搅拌头由搅拌探头和轴肩两部分组成，搅拌头的材料通常由硬度远高于焊接材料的材料制成，这样可以在焊接过程中尽量减少搅拌头的磨损。在早期，搅拌头形状的合理设计是获得良好力学性能焊缝的关键。混合头的发展主要集中在两个方面:一是带螺纹的混合头，二是带三个凹槽的混合头。本质上，这两种混合探头都设计成圆锥形，大大减少了相同半径的圆柱形混合探头的材料滚出。一般来说，带三个凹槽的混合探头减少70%，带螺纹的混合探头减少60%。如果使用某种直径更小的混合探头，锥形混合探头比圆柱形混合探头更容易进入焊件并穿过塑料材料，降低了混合头的应力集中和断裂的可能性。

(2)研究现状:搅拌摩擦焊在铝合金中的应用越来越广泛，研究越来越深入。它不仅涉及各种同种材料的焊接，而且还研究多种异质铝合金的焊接。铝合金的焊接厚度从1mm到75 mm。对铝合金平台金焊接头的腐蚀性能、力学性能和显微组织进行了广泛的研究。搅拌摩擦焊广泛应用于6061a 1/2024 a 1/Ag、2024A1/Cu、6061AI/cu，甚至6061AI。

2002年，基于中国航空工业集团公司-北京航空制造工程研究所与焊接所* * *签署的关于搅拌摩擦焊专利技术许可、技术研发和市场开发的合作协议，成立了中国第一家专业的搅拌摩擦焊技术许可公司，即北京赛福斯特技术有限公司，这标志着搅拌摩擦焊技术研发和工程应用在中国市场的正式启动。

搅拌摩擦焊接作为一种多学科交叉的新方法，可以发展纵缝焊接、环缝焊接、无小孔焊接、变截面焊接、自支撑双面焊接、三维曲线焊接、搅拌摩擦点焊、回填点焊、搅拌摩擦焊接表面改性处理、搅拌摩擦焊接超塑性材料加工等多种连接加工方法和技术。

经过近十年的快速发展，赛福斯特公司已成功开发了60余套搅拌摩擦焊设备，并将搅拌摩擦焊技术应用于中国的航空、航天、船舶、火车、汽车、电子、电力等工业领域，创造了可观的社会效益和经济效益，为铝、镁、铜、钛、钢等金属材料提供了完善的技术解决方案，为国内外用户提供了不同类型和用途的搅拌摩擦焊工业产品加工。包括航空圆柱结构、航空薄壁结构、船舶宽肋板、高速列车车体结构、大厚度雷达面板、汽车轮毂、集装箱型材壁板、各种结构的散热器和热沉等。