EN ISO 25239-4：铝及铝合金搅拌摩擦焊工艺评定

摩擦焊是利用工件端面相互运动、相互摩擦所产生的热，使端部达到热塑性状态，然后迅速顶锻，完成焊接的一种方法。摩擦焊可以方便地连接同种或异种材料，包括金属、部分金属基复合材料、陶瓷及塑料。

搅拌摩擦焊方法与常规摩擦焊一样。搅拌摩擦焊也是利用摩擦热与塑性变形热作为焊接热源。不同之处在于搅拌摩擦焊焊接过程是由一个圆柱体或其他形状（如带螺纹圆柱体）的搅拌针(welding pin)伸入工件的接缝处，通过焊头的高速旋转，使其与焊接工件材料摩擦，从而使连接部位的材料温度升高软化。同时对材料进行搅拌摩擦来完成焊接的。焊接过程如图所示。在焊接过程中工件要刚性固定在背垫上，焊头边高速旋转，边沿工件的接缝与工件相对移动。焊头的突出段伸进材料内部进行摩擦和搅拌，焊头的肩部与工件表面摩擦生热，并用于防止塑性状态材料的溢出，同时可以起到清/除表面氧化膜的作用。

特点

焊接过程中也不需要其它焊接消耗材料，如焊条、焊丝、焊剂及保护气体等。消耗的只是焊接搅拌头。

同时，由于搅拌摩擦焊接时的温度相对较低，因此焊接后结构的残余应力或变形也较熔化焊小得多。特别是Al合金薄板熔化焊接时，结构的平面外变形是非常明显的，无论是采用无变形焊接技术还是焊后冷、热校形技术，都是很麻烦的，而且增加了结构的制造成本。

搅拌摩擦焊主要是用在熔化温度较低的有色金属，如Al、cu等合金。这和搅拌头的材料选择及搅拌头的工作寿命有关。

另外，搅拌摩擦焊作为一种固相焊接方法，焊接前及焊接过程中对环境的污染小。焊前工件无需严格的表面清理准备要求，焊接过程中的摩擦和搅拌可以去除焊件表面的氧化膜，焊接过程中也无烟尘和飞溅．同时噪声低。由于搅拌摩擦焊仅仅是靠焊头旋转并移动，逐步实现整条焊缝的焊接，所以比熔化焊甚至常规摩擦焊更节省能源。

由于搅拌摩擦焊过程中热输入相对于熔焊过程较小，接头部位不存在金属的熔化，是一种固态焊接过程，在合金中保持母材的冶金性能，可以焊接金属基复合材料、快速凝固材料等采用熔焊会有不良反应的材料。其主要优点如下：

1) 焊接接头热影响区显微组织变化小．残余应力比较低，焊接工件不易变形；

2) 能一次完成较长焊缝、大截面、不同位置的焊接．接头高：

3) 操作过程方便实现机械化、自动化，设备简单，能耗低，功效高，对作业环境要求低：

4) 无需添加焊丝，焊铝合金时不需焊前除氧化膜，不需要保护气体，成本低；

5) 可焊热裂纹敏/感的材料，适合异种材料焊接：

6) 焊接过程安全、无污染、无烟尘、无辐射等。

搅拌摩擦焊也存在一定的缺点：

1) 焊接工件必须刚性固定，反面应有底板；

2) 焊接结束搅拌探头提出工件时，焊缝端头形成一个键孔，并且难以对焊缝进行修补；

3) 工具设计、过程参数和机械性能数据只在有限的合金范围内可得；

4) 在某种情况下，如特殊领域中要考虑腐蚀性能、残余应力和变形时，性能需进一步提高才可实际应用；

5) 对板材进行单道连接时，焊速不是很高；

6) 搅拌头的磨损消耗太快等。

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