船舶结构的搅拌摩擦焊技术报告

摩擦搅拌焊引言摩擦搅拌焊（Friction Stir Welding，简称FSW）是一种固相焊接技术，通过在接头处产生高速旋转的焊接工具，使材料发生塑性变形并产生摩擦热，从而实现焊接的目的。

与传统的熔化焊接方法相比，摩擦搅拌焊具有低热输入、无焊缝几乎无缺陷、焊接速度快等优点，因此在航空航天、汽车制造、船舶制造等领域得到了广泛应用。

工艺过程焊接设备摩擦搅拌焊主要由以下几个部分组成：•焊接工具：通常由一根柱状工具组成，末端具有圆形或锥形焊接头，用于在接头处进行摩擦搅拌。

•驱动系统：通过电机或液压系统提供驱动力，并控制焊接工具的转速和移动速度。

•夹持装置：用于夹持和固定被焊接材料的接头，以保证接头在焊接过程中的稳定性。

•控制系统：用于控制焊接过程中的各项参数，如转速、移动速度、温度等。

焊接过程摩擦搅拌焊的焊接过程主要包括以下几个步骤：1.夹持工件：将待焊接的工件装入夹持装置，并夹紧以确保工件的稳定性。

2.焊接工具接触：将焊接工具与工件表面接触，并施加一定的压力以保证接触面的贴紧。

3.开始旋转：启动驱动系统，使焊接工具开始高速旋转。

4.插入工件：焊接工具同时开始向工件内部插入，形成摩擦搅拌区域。

5.搅拌焊接：焊接工具的转动带动工件材料在摩擦热的作用下发生塑性变形，形成焊接接头。

6.完成焊接：当焊接工具插入到设定深度后，停止旋转，并将焊接工具从工件中拔出。

焊接参数在摩擦搅拌焊的过程中，一些关键的焊接参数需要被控制和调节，以确保焊接接头的质量和性能。

•转速：焊接工具的旋转速度是控制摩擦搅拌区域温度的主要参数。

一般来说，较高的旋转速度可以提高焊接质量，但过高的转速可能会导致材料熔化。

•移动速度：焊接工具在插入工件的过程中的移动速度也会影响焊接质量。

较低的移动速度可以提高焊接密度，但过低的速度可能导致焊接接头的不均匀和疏松。

•压力：焊接工具对工件施加的压力可以影响焊接接头的密度和强度。

一般来说，较高的压力可以提高焊接接头的密度和强度，但过高的压力可能会导致材料变形和残余应力的增加。

搅拌摩擦焊工艺搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding，简称FSW）是一种无焊接熔化的固态焊接技术，由英国剑桥大学的Thomas W. Thomas于1991年首次提出。

相比传统的熔化焊接方法，搅拌摩擦焊具有许多优点，如焊接强度高、焊缝外观美观等，因此在航空航天、汽车制造等领域得到了广泛应用。

搅拌摩擦焊的工艺流程相对简单，主要包括预装夹紧、搅拌摩擦焊接和冷却三个阶段。

首先，需要将两个待焊接的工件通过夹具夹紧，以确保焊接过程中的稳定性。

然后，通过高速旋转的搅拌钎具将焊接面加热至软化温度，同时施加一定的压力。

搅拌钎具的旋转和推进运动将焊接面上的金属材料搅拌在一起，从而实现焊接。

最后，待焊接的区域冷却后，焊缝形成，焊接过程完毕。

搅拌摩擦焊的工艺特点主要包括以下几个方面：1. 无熔化：搅拌摩擦焊是一种固态焊接方法，焊接过程中不产生熔化现象，避免了传统焊接方法中可能产生的气孔、夹杂物等缺陷，提高了焊缝的质量。

2. 焊接强度高：搅拌摩擦焊焊接产生的焊缝表面光滑，焊缝强度高，可以达到甚至超过基材的强度。

3. 焊接速度快：搅拌摩擦焊的焊接速度通常较快，可以在短时间内完成大面积焊接，提高了生产效率。

4. 适用性广：搅拌摩擦焊适用于多种金属材料的焊接，包括铝合金、镁合金、钛合金等，具有较好的通用性。

5. 环保节能：搅拌摩擦焊过程中不需要额外的填充材料和保护气体，无烟尘产生，减少了对环境的污染，同时节约了能源。

搅拌摩擦焊工艺在航空航天、汽车制造等领域得到了广泛应用。

例如，航空航天领域的发动机和机身结构常采用铝合金材料进行制造，而搅拌摩擦焊可以有效地实现铝合金的焊接，提高了零部件的性能和可靠性。

汽车制造领域中，搅拌摩擦焊可以用于车身结构、悬挂系统等部件的焊接，提高了汽车的安全性和耐久性。

尽管搅拌摩擦焊具有许多优点，但也存在一些挑战和局限性。

首先，搅拌摩擦焊的设备成本较高，需要专门的设备来实现焊接。

其次，对于某些材料，如高碳钢、不锈钢等，搅拌摩擦焊效果不理想，难以实现高质量的焊接。

搅拌摩擦焊技术（五）－搅拌摩擦焊的应用搅拌摩擦焊经历十几年的研究发展，已经进入工业化应用阶段。

搅拌摩擦焊在美国的宇航工业、欧洲的船舶制造工业、日本的高速列车制造等制造领域得到了非常成功的应用。

船舶制造和海洋工业是搅拌摩擦焊首先获得应用的领域，主要应用于船舶零部件的焊接上，如甲板、侧板、防水壁板和地板；还有船体外壳和主体结构件等。

已成功焊接了6m ×16m的大型铝合金船甲板。

此甲板采用厚度甲板6mm、宽为200-400mm的6082-T6铝合金进行纵逢拼焊焊成。

在航空制造方面，搅拌摩擦焊在飞机制造领域的开发和应用还处于试验阶段。

主要利用FSW实现飞机蒙皮和衍梁、筋条、加强件之间的连接，以及框架之间的连接。

图2-32 是欧洲计划用搅拌摩擦焊焊接的空中列车A319机、A321机和大型空中列车A380的机身结构图。

图2-32 搅拌摩擦焊焊接的空中列车机身结构（图中箭头所指）在航天领域，搅拌摩擦焊已经成功应用在火箭和航天飞机助推燃料筒体的纵向对接焊缝和环向搭接接头的焊接，如图2-33 所示。

用ESAB公司生产的称为SuperStir的搅拌摩擦焊机焊接了直径2.4m、板厚22.2mm、型号为2014-T6铝合金δ火箭燃料筒的纵缝，与MIG 焊相比，搅拌摩擦焊缺陷率很低，MIG焊焊缝长832cm出现一个缺陷，而搅拌摩擦焊焊缝长7620cm出现一个缺陷，相当MIG焊的1/10。

最近在δⅣ火箭中搅拌摩擦焊焊接的1200m长焊缝中无任何缺陷出现。

图2-33 搅拌摩擦焊焊接的运载火箭低温燃料筒在铁道车辆中，搅拌摩擦焊已经用来制造高速列车、货车车厢、地铁车厢和有轨电车等；搅拌摩擦焊为汽车轻合金结构的制造也提供了巨大的可能。

图2-34为高速列车用结构25m长的搅拌摩擦焊焊缝。

图2-34 日本新干线高速列车结构在建筑工业方面，采用搅拌摩擦焊焊接了蜂窝状结构的大型地面。

面板厚为2.5mm、翅板厚为5mm、中心高为100mm，焊接规范为搅拌头转速1500rpm，焊接速度250 mm/min。

搅拌摩擦焊接实验报告实验报告：搅拌摩擦焊接实验目的：1. 掌握搅拌摩擦焊接的基本原理和工艺流程。

2. 研究不同焊接参数对焊缝质量的影响。

3. 分析和评价搅拌摩擦焊接的优点和局限性。

实验原理：搅拌摩擦焊接是一种焊接技术，利用摩擦热对焊接接头进行局部加热，然后施加搅拌力使材料发生塑性流动，最终形成无缺陷的焊缝。

焊接参数包括旋转速度、下压力和搅拌速度等。

实验步骤：1. 准备试样：选择相同材料的两个金属试样进行试验。

2. 调整焊接参数：根据实验要求和预先设定的焊接参数范围，选择适当的焊接参数。

3. 焊接试验：将试样夹持到试验装置上，开始进行摩擦加热和搅拌焊接。

注意监测焊接过程中的温度变化和力的变化。

4. 检验焊缝质量：取下焊接接头，用金相显微镜观察焊缝的组织结构和缺陷情况。

可以用拉伸试验和硬度测试进行焊缝性能评价。

实验结果：根据实验的结果，我们可以对搅拌摩擦焊接的影响因素进行分析，找到最佳的焊接参数组合。

实验讨论：1. 搅拌摩擦焊接的优点：焊接速度快、焊接熔池温度低，不会产生气孔和裂纹，焊缝质量高，接头强度满足工程要求。

2. 搅拌摩擦焊接的局限性：需要对焊接参数进行严格控制，材料选择有一定限制，部分材料的焊接接头可塑性较差。

结论：通过搅拌摩擦焊接实验，我们得出以下结论：1. 这种焊接技术具有许多优点，如焊接速度快、焊缝质量高等。

2. 进一步研究和改进该技术，可以扩大其应用范围，提高接头强度。

3. 在实际应用中，应根据具体工程要求和材料特性来选择合适的焊接参数。

在此实验中，我们对搅拌摩擦焊接的基本原理和工艺流程有了更深入的了解，也意识到了其在实际工程中的应用前景。

通过进一步优化参数和改进材料选择，可以使该技术在航空航天、汽车制造等领域得到更广泛的应用。

搅拌摩擦焊实验报告1. 实验目的(1) 了解搅拌摩擦焊的基本原理；(2) 了解搅拌摩擦焊的设备及其工艺流程；(3) 初步了解焊接工艺参数对搅拌摩擦焊焊缝成形的影响。

2. 实验概述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。

在焊接过程中，搅拌针在旋转的同时伸入工件的接缝中，旋转搅拌头（主要是轴肩）与工件之间的摩擦热，使焊头前面的材料发生强烈塑性变形，然后随着焊头的移动，高度塑性变形的材料逐渐沉积在搅拌头的背后，从而形成搅拌摩擦焊焊缝。

搅拌摩擦焊对设备的要求并不高，最基本的要求是焊头的旋转运动和工件的相对运动，即使一台铣床也可简单地达到小型平板对接焊的要求。

但焊接设备及夹具的刚性是极端重要的。

搅拌头一般采用工具钢制成，焊头的长度一般比要求焊接的深度稍短。

应该指出，搅拌摩擦焊缝结束时在终端留下个匙孔。

通常这个匙孔可以切除掉，也可以用其它焊接方法封焊住。

针对匙孔问题，已有伸缩式搅拌头研发成功，焊后不会留下焊接匙孔。

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。

唯一消耗的是焊接搅拌头。

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。

一、实验目的1. 了解搅拌摩擦焊的基本原理和操作方法。

2. 掌握搅拌摩擦焊实验设备的操作流程。

3. 分析搅拌摩擦焊过程中的关键参数对焊接质量的影响。

4. 评估搅拌摩擦焊在特定材料焊接中的应用效果。

二、实验原理搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding，FSW）是一种新型固相连接技术，通过高速旋转的搅拌头与工件接触产生摩擦热，使材料发生塑性变形，实现焊接。

该技术具有焊接接头质量高、变形小、无需填充材料等优点。

三、实验设备与材料1. 实验设备：搅拌摩擦焊机、焊接电源、引伸计、硬度计等。

2. 实验材料：不锈钢板材，尺寸为100mm×100mm×3mm。

四、实验方法1. 根据实验要求，设置搅拌摩擦焊机的参数，包括搅拌头的转速、焊接速度、搅拌头插入深度等。

2. 将不锈钢板材放置在焊接机的工作台上，调整好夹具，确保工件固定牢固。

3. 启动搅拌摩擦焊机，进行焊接实验。

焊接过程中，观察搅拌头的旋转状态和焊接接头的形成过程。

4. 焊接完成后，对焊接接头进行外观检查、力学性能测试和金相组织分析。

五、实验结果与分析1. 外观检查：焊接接头表面光滑，无裂纹、气孔等缺陷，焊接质量良好。

2. 力学性能测试：焊接接头的抗拉强度、弯曲强度等指标均达到母材水平，说明搅拌摩擦焊具有良好的力学性能。

3. 金相组织分析：焊接接头的显微组织为细小的等轴晶粒，晶粒尺寸均匀，无明显的热影响区，说明搅拌摩擦焊具有优异的组织性能。

六、讨论与结论1. 搅拌摩擦焊具有焊接接头质量高、变形小、无需填充材料等优点，在航空航天、汽车制造等领域具有广泛的应用前景。

2. 实验结果表明，搅拌摩擦焊能够有效地焊接不锈钢板材，焊接接头质量良好，力学性能满足要求。

3. 搅拌摩擦焊过程中的关键参数对焊接质量有重要影响。

通过合理调整搅拌头的转速、焊接速度、搅拌头插入深度等参数，可以获得高质量的焊接接头。

七、实验总结本次实验成功进行了搅拌摩擦焊实验，验证了搅拌摩擦焊技术的可行性和有效性。

搅拌摩擦焊（FSW）一、原理搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding）是基于摩擦焊接技术一种固相焊接技术，1991 年由英国焊接研究所（TWI）发明。

其原理是一个非耗损的搅拌头旋转扎入焊接工件的连接界面，当搅拌头向前沿着焊缝移动时，塑化金属在机械搅拌和顶锻作用下形成致密的固相联接。

纵截面 顶截面搅拌摩擦焊示意图二、优点1. 高度一致的焊接质量，无需高的操作技能和训练；2. 单面焊接的厚度为1.6～15 mm；3. 焊接接口部位只需去油处理，无需打磨或洗刷；4. 不需焊丝和保护气氛；5. 节省能源，单面焊12.5 mm深度所需动力仅为3 KW；6. 焊接表面平整，不变形，无焊缝凸起和焊滴，无需后续处理；7.无电弧、无磁冲击、闪光、辐射、烟雾和异味，不影响其它电器设备使用，绿色环保；8.焊接温度低于合金的熔点，焊缝无孔洞、裂纹和元素烧损。

飞火汽船搅拌摩擦焊在宇航、船舶、高速列车、汽车等制造领域具有广阔的技术应用前景。

焊接实验室2006年8月FSW-3LM-002龙门式数控搅拌摩擦焊机一、设备简介江苏科技大学是中国搅拌摩擦焊中心（CFSWC）和英国焊接研究所（TWI）共同授权的搅拌摩擦焊学术研究二级许可单位，拥有中国第一台商业专用搅拌摩擦焊设备——FSW-3LM-002。

整套设备包括精密主轴单元、三坐标数控移动工作台、龙门式机架、机头滑枕、平板及筒形件的纵、环缝夹具，人机控制界面、4坐标控制系统、先进焊接参数传感、控制、记录系统等。

该焊机可以焊接厚度为3～15mm所有牌号的铝合金板材和直径小于Ф800mm的筒形件，以及铝基复合材料，镁及镁合金，锌及锌合金，铜及铜合金，钛及钛合金，铅及铅合金，碳钢和不锈钢等，还可实现异种材料的连接。

能完成对接、搭接、丁字等多种接头方式，并大大提高焊接接头的力学性能，排除熔焊缺陷产生的可能性。

二、教学和科研应用教学方面，可利用该设备进行本科和研究生教育，开设“焊接方法与设备”课程的相关实验教学，为本科毕业生提供毕业设计课题和实验条件，吸引大三学生开展学生科研活动。

摩擦搅拌焊接实验报告摩擦搅拌焊接（Friction Stir Welding，FSW）是一种先进的金属焊接技术，广泛应用于飞船、船舶、航空、汽车等领域。

本实验主要通过摩擦搅拌焊接工艺进行铝合金的焊接，对焊接接头的力学性能和金相组织进行研究与分析。

实验步骤：1. 准备材料：选取两块相同尺寸的6061铝合金板材进行焊接。

板材表面清洁干净，以保证焊接效果。

2. 确定焊接参数：根据铝合金的材料性能，选择合适的转速和下压力。

转速一般为500-2000转/分钟，下压力一般为5-20 kN。

3. 进行焊接：将两块板材对接，夹紧固定在焊接夹具中。

焊接搅拌头放在板材连接处，并开启电机。

根据焊接参数，控制转速和下压力。

焊接头在高速旋转摩擦过程中，通过机械搅拌使连接处金属软化并混合，形成连续的焊缝。

4. 修整焊缝：焊接完成后，用金属锉刀去除焊接缝表面的毛刺和凸起部分。

5. 金相组织观察：将焊接接头的横截面进行金相组织观察，使用金相显微镜观察焊缝区域和热影响区的组织变化。

6. 力学性能测试：对焊接接头进行拉伸试验和硬度测试，测试焊缝区域的强度和硬度。

结果与讨论：根据实验结果，摩擦搅拌焊接获得的铝合金焊接接头具有明显的优势。

通过金相组织观察，焊缝区域晶粒细化，高温区发生晶格重组和析出相变化。

焊缝区域具有优良的力学性能和硬度。

拉伸试验结果显示，摩擦搅拌焊接接头的强度高于基材，接近基材强度，焊缝区表现出良好的塑性延展性。

硬度测试结果显示，焊接接头的硬度略高于基材，说明焊缝区存在一定的形变硬化效应。

总结与展望：本实验通过摩擦搅拌焊接工艺进行铝合金的焊接，并对焊接接头的力学性能和金相组织进行了研究。

实验结果表明，摩擦搅拌焊接获得的铝合金焊接接头具有良好的力学性能和硬度。

但是，还需要进一步研究焊接参数对焊接接头性能的影响，优化焊接工艺以提高焊接质量。

此外，还可以研究不同材料的焊接接头的力学性能和金相组织，扩大该焊接技术的应用范围。

一、实训背景搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding，FSW）是一种新型的固态焊接技术，自1991年由英国焊接研究所发明以来，因其高效、节能、环保等优势，在航空、汽车、造船、铁道等领域得到了广泛应用。

本次实训旨在通过实际操作，了解搅拌摩擦焊的原理、设备、工艺以及注意事项，提高对搅拌摩擦焊技术的掌握程度。

二、实训目的1. 了解搅拌摩擦焊的基本原理和工艺流程；2. 熟悉搅拌摩擦焊设备的操作方法；3. 掌握搅拌摩擦焊工艺参数的设置和调整；4. 培养实际操作能力，提高焊接质量。

三、实训内容1. 搅拌摩擦焊原理及设备介绍搅拌摩擦焊是一种利用摩擦热和塑性变形热进行焊接的技术。

在焊接过程中，搅拌头高速旋转并与工件表面摩擦产生热量，使连接部位的材料达到塑性状态，随后通过搅拌头的旋转和移动，使塑性材料逐渐沉积在搅拌头后方，形成焊缝。

搅拌摩擦焊设备主要由搅拌头、主轴、驱动系统、冷却系统等组成。

搅拌头是搅拌摩擦焊的核心部件，其形状、尺寸和转速等参数对焊接质量有重要影响。

2. 搅拌摩擦焊工艺参数设置搅拌摩擦焊工艺参数主要包括搅拌头转速、焊接速度、压力等。

在实际操作中，需要根据工件材料、厚度、形状等因素，合理设置这些参数。

3. 搅拌摩擦焊实训操作（1）设备调试：首先对搅拌摩擦焊设备进行调试，确保搅拌头、主轴、驱动系统等部件运行正常。

（2）工件准备：将工件放置在焊接平台上，调整工件位置和角度，确保焊接部位对齐。

（3）参数设置：根据工件材料和厚度，设置搅拌头转速、焊接速度、压力等参数。

（4）焊接操作：启动搅拌摩擦焊设备，进行焊接操作。

在焊接过程中，密切观察搅拌头、工件和焊缝情况，确保焊接质量。

（5）焊接完成：焊接完成后，关闭设备，检查焊缝质量。

如发现缺陷，及时进行调整和修复。

4. 搅拌摩擦焊质量检测焊接完成后，对焊缝进行质量检测，包括外观检查、力学性能测试、无损检测等。

通过检测，评估焊接质量，为后续生产提供依据。

高速摩擦搅拌焊接技术在船舶工程中的应用船舶工程作为一项复杂而庞大的工程，需要使用高效可靠的焊接技术来确保船体的结构强度和密封性。

近年来，高速摩擦搅拌焊接技术在船舶工程中得到了广泛的应用。

本文将探讨高速摩擦搅拌焊接技术在船舶工程中的应用，并分析其优势和挑战。

高速摩擦搅拌焊接技术是一种无焊条、无焊接热源的焊接方法，通过在接头处施加轴向力和旋转力，将两个金属板材在高速旋转的摩擦热作用下实现焊接。

相比传统的焊接方法，高速摩擦搅拌焊接技术具有以下优势。

首先，高速摩擦搅拌焊接技术可以实现无焊缝焊接，消除了传统焊接中的焊缝缺陷。

这对于船舶工程来说尤为重要，因为焊缝缺陷可能导致船体的结构强度不足，甚至可能引发严重的事故。

采用高速摩擦搅拌焊接技术可以有效地避免这些问题，提高船体的整体强度和安全性。

其次，高速摩擦搅拌焊接技术可以实现高效的生产过程。

传统的焊接方法需要大量的焊接材料和焊接热源，而高速摩擦搅拌焊接技术只需要施加轴向力和旋转力即可完成焊接过程。

这不仅减少了焊接材料的使用量，还可以节省大量的能源和时间。

在船舶工程中，高效的生产过程可以大大缩短建造周期，提高生产效率。

此外，高速摩擦搅拌焊接技术还可以实现多种材料的焊接。

船舶工程中常用的材料包括铝合金、不锈钢等，而传统的焊接方法在焊接不同材料时往往存在困难。

而高速摩擦搅拌焊接技术通过摩擦热的作用，可以有效地将不同材料焊接在一起，提高了船舶工程中不同材料的应用范围。

然而，高速摩擦搅拌焊接技术在船舶工程中的应用还面临一些挑战。

首先，该技术对设备要求较高，需要具备高速旋转和高压力施加的能力。

这对于船舶工程来说，需要投入大量的资金和资源来购买和维护这些设备。

其次，高速摩擦搅拌焊接技术的操作难度较大，需要高技能的操作人员进行操作和控制。

船舶工程中的焊接工人需要接受专门的培训和技能提升，以确保焊接质量和安全性。

综上所述，高速摩擦搅拌焊接技术在船舶工程中具有重要的应用价值。

它可以实现无焊缝焊接、提高生产效率和扩大材料应用范围。

新型船舶制造技术－搅拌摩擦焊栾国红1南利辉1孙成彬1关桥21 中国搅拌摩擦焊中心北京340信箱 100024 cfswc@2 北京航空制造工程研究所中国工程院院士北京340信箱 100024摘要：本文对搅拌摩擦焊的原理、特点以及在船舶制造工业上的应用进行了系统阐述，并且对于搅拌摩擦焊在中国船舶制造领域的应用进行了展望。

关键字：搅拌摩擦焊，铝合金型材，船舶，制造1前言快速舰船的发展提高了水上交通的竞争力，使船舶工业进入新的发展阶段。

这种新的市场需求以及世界对环境保护、材料的高效利用以及能源消费等诸多方面的日益关注，要求船舶制造业寻求新的材料和新的制造技术来满足市场的需要。

搅拌摩擦焊—一种由英国焊接研究所（TWI）在1991年发明并受到世界范围内专利保护的新型连接技术，为工业制造领域轻合金结构件的连接翻开了崭新的一页。

随着搅拌摩擦焊的发明和发展，用搅拌摩擦焊来实现高集成度的预成型模块化制造来代替传统的船舶平板-加强件结构的制造，是船舶制造领域革命性的进步[1]。

在国外船舶制造领域，搅拌摩擦焊得到了深入细致的研究和开发，并且得到了成功的应用。

在挪威、日本以及澳大利亚已经有多个船舶制造公司利用搅拌摩擦焊技术来制造大型船舶铝合金结构件，这些预成型结构件一般为板材或挤压型材；利用搅拌摩擦焊可以使船舶制造的装配更加精确、容易以及节省时间，从而使船舶制造由零件的制造装配转变为船舶甲板以及壳体的预成型结构件的装配[2]。

在中国，基于搅拌摩擦焊在焊接方法、力学性能、制造成本以及环境等方面的巨大优越性和潜在的工业应用前景，在2002年4月，北京航空制造工程研究所与TWI在全面专利许可和技术合作基础上成立的中国搅拌摩擦焊中心，标志着搅拌摩擦焊事业在中国的正式开始，是中国焊接技术发展史上又一块崭新的里程碑；预计在不远的将来，搅拌摩擦焊在中国的船舶制造业中会有广泛的应用。

2 搅拌摩擦焊原理搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding 简称：FSW）是利用一种非耗损的特殊形状的搅拌头，旋转着插入被焊零件，然后沿着待焊零件的待焊界面向前移动，通过搅拌头对材料的搅拌、摩擦，使待焊材料加热至热塑性状态，在热--机联合作用下材料扩散连接形成致密的金属间固相连接。

搅拌摩擦焊接实验报告心得体会给我的心得体会是为什么在搅拌摩擦焊试验中焊接速度会影响到焊缝的成型?
在焊接过程中，焊接速度主要是影响，热输入和搅拌针的高温停留时间。

慢的焊接速度，一方面单位长度焊缝上热输入越多，另一方面焊缝金属的高温停留时间越长，因此，较慢的焊接速度焊缝金属的搅拌程度更剧烈、塑性金属流动更充分。

反之，随着焊接速度的增加，单位长度焊缝内的热量减少，焊缝底部温度较低，焊缝金属的高温停留时间越短，焊缝区金属的软化程度下降，塑性变差。

高焊接速度下，搅拌针的行进阻力也会增加。

因此，过高的焊接速度不利于塑性金属充分迁移,焊缝的成型。

船舶建造中的焊接实习报告一、实习背景及目的作为一名船舶工程专业的学生，我深知焊接技术在船舶建造中的重要性。

为了更好地将理论知识与实际操作相结合，提高自己的实践能力，我利用暑假时间参加了船舶建造中的焊接实习。

本次实习旨在了解船舶建造中焊接技术的应用，掌握焊接基本操作技能，并了解焊接质量的控制方法。

二、实习内容与过程1. 实习单位与实习环境本次实习单位为某船舶修造厂，位于我国某沿海城市。

实习期间，我参观了船舶建造车间、焊接车间等场所，了解了船舶建造的基本流程和焊接技术的应用。

2. 焊接基础知识学习在实习开始前，导师为我们讲解了焊接基础知识，包括焊接的定义、分类、原理以及船舶建造中焊接技术的重要性。

通过学习，我了对焊接技术有了更深入的了解。

3. 焊接操作技能培训实习期间，导师亲自示范了焊接操作，并讲解了焊接工具的使用方法、焊接参数的设置、焊接过程中的注意事项等。

在导师的指导下，我亲自操作了焊接设备，完成了简单的焊接任务。

4. 焊接质量控制焊接质量是船舶建造中至关重要的环节。

实习期间，我了解了焊接质量控制的方法，包括外观检查、无损检测、强度试验等。

同时，我还学会了如何使用焊接质量检测设备，并对焊接质量进行了实际检测。

5. 船舶建造中的焊接应用在实习过程中，我参观了船舶建造现场，了解了焊接技术在船舶建造中的应用。

船舶建造中的焊接主要包括船体结构焊接、船舶设备焊接、船舶管道焊接等。

通过实地观察，我对船舶建造中焊接技术的应用有了更直观的认识。

三、实习收获与反思1. 实习收获通过本次实习，我掌握了焊接基本操作技能，了解了焊接质量控制方法，并知道了焊接技术在船舶建造中的重要性。

此外，我还学会了如何将理论知识与实际操作相结合，提高自己的实践能力。

2. 实习反思虽然我在实习过程中取得了一定的成绩，但同时也暴露出了一些问题。

首先，我在焊接操作过程中手法不够熟练，需要多加练习。

其次，我对焊接设备的维护保养知识了解不足，今后需加强学习。

搅拌摩擦焊实验报告1. 实验目的(1) 了解搅拌摩擦焊的基本原理；(2) 了解搅拌摩擦焊的设备及其工艺流程；(3) 初步了解焊接工艺参数对搅拌摩擦焊焊缝成形的影响。

2. 实验概述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。

在焊接过程中，搅拌针在旋转的同时伸入工件的接缝中，旋转搅拌头（主要是轴肩）与工件之间的摩擦热，使焊头前面的材料发生强烈塑性变形，然后随着焊头的移动，高度塑性变形的材料逐渐沉积在搅拌头的背后，从而形成搅拌摩擦焊焊缝。

搅拌摩擦焊对设备的要求并不高，最基本的要求是焊头的旋转运动和工件的相对运动，即使一台铣床也可简单地达到小型平板对接焊的要求。

但焊接设备及夹具的刚性是极端重要的。

搅拌头一般采用工具钢制成，焊头的长度一般比要求焊接的深度稍短。

应该指出，搅拌摩擦焊缝结束时在终端留下个匙孔。

通常这个匙孔可以切除掉，也可以用其它焊接方法封焊住。

针对匙孔问题，已有伸缩式搅拌头研发成功，焊后不会留下焊接匙孔。

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。

唯一消耗的是焊接搅拌头。

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。