搅拌摩擦焊连接实验报告

船舶结构的搅拌摩擦焊技术报告船舶结构的搅拌摩擦焊技术报告搅拌摩擦焊技术是一种新型的金属材料连接方法。

该方法利用摩擦热与搅拌作用，使金属材料产生局部塑性变形，从而实现固态连结。

该技术具有操作简单，接头质量好，能耗低等优点，因此在船舶结构中得到了广泛应用。

一、船舶结构中的应用搅拌摩擦焊技术在船舶结构中主要用于铝合金板材的拼接。

在现代船舶建造中，轻量化的趋势越来越明显，因此铝合金材料的应用越来越广泛。

搅拌摩擦焊技术可以在不损伤材料表面的情况下，将不同板材整齐平直地接合在一起，从而形成更为坚固的整体结构。

该技术因其良好的焊接质量和高效的生产效率，在船舶制造领域得到广泛应用。

二、搅拌摩擦焊技术的原理搅拌摩擦焊技术的基本原理是，通过将两个工件在不断转动的过程中进入摩擦接触状态，产生摩擦热使金属软化，然后进行搅拌，使金属实现塑性变形，最后在搅拌过程中将两个工件连接而成。

整个焊接过程是在超塑性状态下进行的，不会涉及到优化熔化等操作，因此避免了出现焊缝气孔、裂纹等缺陷，从而保障了焊接质量。

三、工作原理搅拌摩擦焊的工作流程如下：1.在铝合金板材边缘表示出预定的接合线。

2.将两个铝合金板材平放在磨削机工作台上，保证两者相互垂直且接合线重合。

3.开启磨削机，让其达到设定转速。

4.使磨削工具沿接合线移动，使两个铝合金板材进入摩擦状态。

5.通过搅拌器进一步加热并搅拌材料，使材料局部塑性变形，并形成均匀的连接缝。

6.关闭设备，待材料冷却后，便可将铝合金板材焊接成功。

四、效果与应用采用搅拌摩擦焊技术进行铝合金材料接合可以收到以下效果：1.良好的焊接质量，焊缝紧密。

2.不产生气孔、裂纹等缺陷。

3.节省了能源，减少了对环境的污染。

4.生产效率高，可以完成大规模生产。

搅拌摩擦焊技术在船舶结构中的应用已经得到广泛的认可。

它可以提高船舶结构材料的强度和刚度，减少船舶自身质量，提高使用效率。

在船舶结构设计和施工中，将会是一种经济、高效的金属材料连接方法，具有非常广阔的发展前景。

《3003铝合金搅拌摩擦焊组织与性能研究》篇一一、引言搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding, FSW）是一种先进的固态焊接技术，特别适用于铝合金等轻质材料的连接。

3003铝合金因其良好的塑形、抗腐蚀性和可焊性等优点，在航空、汽车等制造领域中广泛应用。

本文将就3003铝合金搅拌摩擦焊的组织与性能进行详细研究，为优化其焊接工艺、提高焊缝性能提供理论依据。

二、实验材料与方法1. 材料准备实验所采用的3003铝合金材料具有良好的塑性、韧性和耐腐蚀性。

实验前，对材料进行清洗、去氧化皮等预处理。

2. 搅拌摩擦焊实验采用先进的搅拌摩擦焊设备进行实验，设置不同的焊接速度、焊接深度等参数，进行多组实验。

3. 组织与性能分析对焊接后的样品进行切割、磨光、抛光等处理，并利用光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM）等设备观察其组织形态。

同时，通过硬度计、拉伸试验机等设备对焊缝的硬度、拉伸性能等进行测试。

三、实验结果与分析1. 焊缝组织观察通过光学显微镜和扫描电子显微镜观察发现，搅拌摩擦焊后的焊缝组织均匀、致密，无明显气孔、裂纹等缺陷。

在焊接过程中，搅拌针的作用使得焊缝金属发生塑性流动，形成细小的晶粒结构。

此外，热力耦合作用下还可能形成少量的硬质颗粒，为提高焊缝性能提供了基础。

2. 焊缝硬度分析实验结果表明，焊缝的硬度高于母材，这是由于焊接过程中材料的塑性流动和晶粒细化作用所导致。

在不同焊接参数下，焊缝的硬度有所差异，但总体上均表现出较高的硬度水平。

3. 拉伸性能测试拉伸试验结果表明，3003铝合金搅拌摩擦焊的拉伸性能良好。

在适当的焊接参数下，焊缝的抗拉强度接近或达到母材的水平。

此外，焊缝的延伸率也表现出较好的水平，说明其具有良好的塑形变形能力。

四、讨论与结论通过对3003铝合金搅拌摩擦焊的组织与性能进行研究，我们发现：1. 搅拌摩擦焊技术能够有效地将3003铝合金连接起来，焊缝组织均匀致密，无明显缺陷。

2. 焊接过程中材料的塑性流动和晶粒细化作用提高了焊缝的硬度，使其具有较高的力学性能。

《高氮钢搅拌摩擦焊接接头组织与性能相关性研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，高氮钢因其卓越的力学性能和耐腐蚀性在众多领域得到了广泛应用。

然而，高氮钢的焊接问题一直是工业生产中的难点之一。

搅拌摩擦焊作为一种新型的固相焊接技术，因其独特的焊接工艺和良好的焊接效果，在高氮钢的焊接中得到了广泛的应用。

本文旨在研究高氮钢搅拌摩擦焊接接头的组织与性能的相关性，以期为高氮钢的焊接工艺优化和性能提升提供理论支持。

二、实验材料与方法1. 实验材料实验所采用的高氮钢材料具有优异的力学性能和耐腐蚀性，其化学成分和力学性能指标均符合国家标准。

2. 实验方法采用搅拌摩擦焊技术对高氮钢进行焊接，并对焊接接头进行微观组织观察、硬度测试、拉伸试验及耐腐蚀性测试等。

通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）观察焊接接头的微观组织结构，利用硬度计测试接头的硬度分布，通过拉伸试验机测试接头的拉伸性能，利用电化学工作站测试接头的耐腐蚀性。

三、实验结果与分析1. 微观组织结构通过SEM和TEM观察发现，高氮钢搅拌摩擦焊接接头的微观组织结构主要包括焊核区、热影响区和母材区。

焊核区组织致密，晶粒细化，而热影响区则受到一定程度的热影响，晶粒有所长大。

2. 硬度分布硬度测试结果表明，高氮钢搅拌摩擦焊接接头的硬度分布呈现出明显的梯度变化。

焊核区的硬度最高，热影响区的硬度次之，母材区的硬度最低。

这主要是由于焊核区经历了剧烈的塑性变形和热循环，导致晶粒细化，硬度提高。

3. 拉伸性能拉伸试验结果表明，高氮钢搅拌摩擦焊接接头的拉伸性能良好，断裂位置多发生在母材区。

这表明焊接接头具有较好的力学性能和承载能力。

4. 耐腐蚀性电化学工作站测试结果表明，高氮钢搅拌摩擦焊接接头的耐腐蚀性较好，与母材相比无明显差异。

这主要是由于高氮钢本身具有优异的耐腐蚀性，且焊接过程中未引入有害元素，保证了接头的耐腐蚀性。

四、组织与性能相关性分析根据实验结果，高氮钢搅拌摩擦焊接接头的组织与性能具有较好的相关性。

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。

实验24搅拌摩擦焊实验史清宇1.实验目的(1)了解搅拌摩擦焊的基本原理㊂(2)了解搅拌摩擦焊的设备及其工艺流程㊂(3)初步了解焊接工艺参数对搅拌摩擦焊焊缝成形的影响㊂2.概述1)实验简述搅拌摩擦焊(F S W)作为一种新型焊接技术,是由英国焊接研究所于1991年发明的一种固态塑性连接方法,并被誉为 继激光焊后又一次革命性的焊接技术 ㊂由于特殊的工艺过程,搅拌摩擦焊具有传统焊接所没有的诸多优点㊂因为在焊接过程中没有发生金属的熔化,所以从根本上避免了凝固裂纹和气孔等缺陷;搅拌摩擦焊不需要填充焊丝和使用保护气体,工作条件优良;采用机械化焊接设备,易于保证焊接质量和提高生产效率㊂最重要的一个优势就是搅拌摩擦焊可以焊接传统工艺认为难焊或不可焊的某些铝合金系列,如7X X X系列㊂本实验在了解搅拌摩擦焊原理的基础上,使用专用搅拌摩擦焊设备(如图24-1),针对不同的工艺参数进行铝合金的焊接,初步了解其工艺过程㊂2)搅拌摩擦焊原理搅拌摩擦焊是利用一种带有搅拌针(p i n)和轴肩(s h o u l d e r)的特殊形状搅拌头对工件进行搅拌摩擦,通过搅拌针的搅拌摩擦过程和轴肩与材料摩擦产生的热量使焊缝处的材料达到热塑性变形状态,在轴肩的顶锻压力作用下达到固态连接,如图24-2所示㊂首先搅拌头高速旋转插入待焊焊缝,随后以一定的速度沿焊缝前进㊂在搅拌头旋转的过程中,待焊材料经搅拌头的搅拌㊁摩擦达到热塑性状态㊂处于热塑性状态的焊缝材料围绕搅拌头由前向后移动,在热-机械联合作用下,材料相互扩散连接,在轴肩的锻造作用下形成致密的焊缝㊂实验24 搅拌摩擦焊实验图24-1 搅拌摩擦焊设备图24-2 搅拌摩擦焊原理图3)搅拌摩擦焊工艺参数搅拌摩擦焊的工艺参数主要有:搅拌头倾角㊁搅拌头旋转速度㊁焊接速度㊁搅拌头下压量等㊂(1)搅拌头倾角在焊接时,搅拌头通常会向后倾斜一定的角度,以便在焊接时轴肩后沿能够对焊缝施加一定的焊接顶锻力㊂搅拌头倾角的设计指标一般为ʃ5ʎ,对于薄板(厚度为1~6m m )搅拌头倾角才有小角度,通常为1~2ʎ,对于中厚板(厚度大于6m m ),根据被焊工件的结构和焊接压力的大小,倾角通常为3~5ʎ㊂(2)搅拌头旋转速度搅拌头的旋转速度通常和焊接速度共同决定焊缝质量的好坏㊂对于特定的材971材料加工系列实验(第2版)料,某一旋转速度通常对应于一个最佳的工艺窗口,在这个窗口内焊接速度通常可以在一定范围内波动㊂根据旋转速度的大小可以分为冷规范㊁弱规范㊁强规范三种,由于本实验不涉及此方面内容,所以不再作详细介绍㊂(3)焊接速度搅拌摩擦焊的焊接速度就是指搅拌头沿焊缝行进的速度㊂焊接速度通常由焊接材料的厚度决定,并且需要和搅拌头的旋转速度相匹配㊂(4)搅拌头轴肩下压量搅拌头轴肩下压量是指轴肩后沿低于材料表面的深度㊂通常搅拌针的长度要小于所焊板材的厚度,所以下压量可以在一定范围内波动㊂对于薄板,下压量一般为0.1~0.3m m ,对于中厚板,这个深度一般在0.5m m 左右㊂4)搅拌摩擦焊的焊接缺陷搅拌摩擦焊的主要缺陷有孔洞㊁飞边㊁沟槽和未焊合四种,如图24-3所示㊂在焊接过程中,有可能由于热输入过大或者过小导致不同焊接缺陷的产生㊂在焊缝的顶部,由于直接受到轴肩的摩擦作用,热输入能够保证无缺陷的连接;在焊缝的中部,尽管热输入不如焊缝顶部,但是它的散热量更小,是材料软化程度最高的区域,所以不易出现缺陷;在焊缝的底部由于热输入最少,而且散热量最大,很有可能由于焊接参数不合适导致焊接缺陷的产生㊂图24-3 搅拌摩擦焊焊缝缺陷(飞边㊁沟槽)(1)孔洞孔洞缺陷的形成主要是由于焊接过程中热输入不够,达到塑性化状态的材料不足,材料流动不充分而导致在焊缝内部形成材料未完全闭合的现象㊂当采用无螺纹的搅拌头进行焊接时容易出现此类缺陷㊂(2)飞边飞边缺陷出现在焊缝表面,通常是由于下压量过大而导致较多的塑性材料从轴肩两侧挤出并冷却,最后形成的一种缺陷㊂这是搅拌摩擦焊比较常见的一种缺陷㊂(3)沟槽沟槽缺陷是搅拌头在对接板表面机械搅动后未形成连接的一种严重缺陷㊂沟槽缺陷的产生主要是由于焊接过程中压力过小,导致热输入严重不足,发生塑性变形的081实验24 搅拌摩擦焊实验材料大量减少,而且材料流动性能降低,在搅拌头前进的过程中材料不能及时回填,这就造成了沟槽的产生㊂(4)未焊合未焊合是指在焊缝底部未形成连接或不完全连接而出现的 裂纹状 缺陷㊂这种缺陷主要是由于搅拌针的长度不足造成的㊂在焊接过程中,搅拌针下部存在一个不与搅拌针接触的区域,如果这个区域过大,则会由于搅拌作用很差而产生未焊合的现象㊂3.实验内容(1)了解搅拌摩擦焊的基本原理与工艺过程㊂(2)改变工艺参数(搅拌头转速㊁焊接速度等)进行搅拌摩擦焊实验,材料为铝合金板材㊂(3)对实验后焊缝外表形貌与焊接的工艺参数(搅拌头转速㊁焊接速度等)的关系进行分析㊂4.实验步骤与注意事项(1)实验原理介绍㊂(2)领取待焊板材,用砂纸去除待焊部位的氧化膜,并用无水乙醇清洗㊂(3)装卡板材㊂用压板㊁螺栓将两块待焊板材固定在卡具底座上,保证焊接过程中它们不会发生移动㊂(4)通过对刀,使搅拌针与待焊板材的表面恰好接触㊂(5)在机床的数控操作系统中设置焊接参数(搅拌头旋转速度㊁焊接速度和下压量),参数设置好之后便可以进行焊接㊂(6)观察焊缝的外观,分析焊接参数对于焊缝成形的影响㊂5.实验报告要求(1)写出实验目的㊁实验简单原理㊁实验内容㊂(2)简述实验步骤㊂(3)列出实验工艺参数和焊缝外观形貌㊂(4)对焊缝外观形貌与工艺参数的关系进行分析㊂注:实验以小组为单位,每位同学针对一个参数进行实验,实验后对本组实验现象进行分析㊂6.思考题(1)结合所学专业课知识,解释为什么搅拌摩擦焊相比传统熔焊更适于焊接铝合金?181材料加工系列实验(第2版)(2)哪些材料不适合采用搅拌摩擦焊焊接,为什么?请举出一两例㊂(3)比较搅拌摩擦焊和摩擦焊的异同点㊂参考文献[1] T h o m a sW M ,N e e d l h a mJ C ,D a w e s C J ,e t a l .F r i c t i o n s t i r b u t tw e l d i n g [P ].I n t e n a t i o n a l p a t e n t a p p l i c a t i o nn u m b e rP C T /G B 92/02203a n dG B p a t e n t a p pl i c a t i o n9125978.8,1991-12-06[2] 张忠科,孙丙岩,王希靖,王丽.铝合金搅拌摩擦焊焊接缺陷分析.热加工工艺.2006.35(19):13-15[3] 王善林,柯黎明,邢丽.搅拌头形状对焊缝塑化金属流动行为的影响.南昌航空工业学院学报.2005.19(1):62-66[4] 北京赛福特斯公司.搅拌摩擦焊工艺参数.现代焊接.2006.9[5] 刘会杰等.搅拌摩擦焊焊接缺陷的研究.焊接.2007.2281。

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。

《3003铝合金搅拌摩擦焊组织与性能研究》篇一一、引言搅拌摩擦焊作为一种先进的固态连接技术，已被广泛应用于各种金属材料领域，其中3003铝合金作为一种具有优良的成形性、可焊性和耐腐蚀性的材料，在工业制造领域具有广泛应用。

本文以3003铝合金为研究对象，探讨其搅拌摩擦焊的组织与性能变化规律，旨在为优化搅拌摩擦焊工艺及提升焊接接头的性能提供理论支持。

二、实验材料与方法本实验所使用的材料为3003铝合金板材，其化学成分、力学性能等基本参数均符合国家标准。

实验过程中，采用搅拌摩擦焊设备进行焊接，并通过对焊接过程中的工艺参数进行优化，如焊接速度、搅拌头转速等，以获得理想的焊接接头。

三、搅拌摩擦焊组织研究1. 焊接接头组织分析通过对焊接接头进行金相显微镜观察，发现搅拌摩擦焊过程中，焊接接头经历了动态再结晶、晶粒破碎与重新排列等过程。

焊接接头的热影响区分为热机械影响区、热影响区和母材区。

其中，热机械影响区为晶粒细化区，晶界处存在一定程度的溶质原子偏聚现象；热影响区则因受热作用而发生不同程度的组织变化。

2. 焊接接头微观结构分析利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜对焊接接头进行微观结构分析，发现搅拌摩擦焊过程中产生了大量细小的等轴晶粒，且晶粒尺寸随工艺参数的优化而减小。

此外，焊接接头处存在一定程度的晶界偏析现象，但整体上焊接接头的微观结构较为均匀。

四、性能研究1. 力学性能分析通过对焊接接头进行拉伸试验和硬度测试，发现优化工艺参数后，焊接接头的抗拉强度、屈服强度和延伸率均得到显著提高。

其中，抗拉强度接近母材水平，说明焊接接头的力学性能得到了有效提升。

2. 耐腐蚀性能分析通过电化学腐蚀试验和盐雾腐蚀试验对焊接接头的耐腐蚀性能进行分析，发现优化工艺参数后，焊接接头的耐腐蚀性能得到了显著提高。

这主要得益于焊接过程中产生的细小等轴晶粒和均匀的微观结构，使得焊接接头具有较好的耐腐蚀性能。

五、结论本文通过对3003铝合金搅拌摩擦焊的组织与性能进行研究，得出以下结论：1. 搅拌摩擦焊过程中，焊接接头经历了动态再结晶、晶粒破碎与重新排列等过程，形成细小的等轴晶粒和均匀的微观结构。