搅拌摩擦焊预备焊接工艺规程

搅拌摩擦焊工艺流程
《搅拌摩擦焊工艺流程》
搅拌摩擦焊是一种先进的固态焊接工艺，它通过在金属材料接触面上施加轴向力和旋转摩擦热量的方式来实现材料的固态连接。

这种工艺不需要填充材料，避免了传统的熔化焊接中出现的气孔和裂纹等缺陷，因此具有焊接接头强度高、焊接速度快、焊接质量稳定的优点。

搅拌摩擦焊的工艺流程一般包括以下几个步骤：
1. 准备工作：首先需要准备好待焊接的金属材料，确保表面清洁并且没有油污和氧化物。

同时还需要准备好搅拌摩擦焊设备，包括摩擦焊头和加工台等。

2. 对接材料：将待焊接的金属材料对接在一起，并设置合适的摩擦焊头位置和压力，以确保焊接接头的质量。

3. 开始摩擦热：启动设备，让摩擦焊头在两块金属材料的接触面上旋转摩擦，产生摩擦热。

同时施加轴向力，将两块金属材料紧密接触在一起。

4. 搅拌连接：在摩擦热的作用下，金属材料表面开始软化，搅拌摩擦焊头开始向两块材料之间折叠，将材料的粒子分布重新整合，实现固态连接。

5. 冷却固化：当搅拌连接完成后，停止摩擦热和轴向力，让焊
接接头自然冷却，使焊接接头固化并达到理想的焊接强度。

通过以上步骤，搅拌摩擦焊工艺可以实现金属材料的固态连接，无需添加额外材料，焊接接头的质量和性能更加稳定可靠。

在航空航天、汽车制造和核工业等领域，搅拌摩擦焊已经得到广泛应用，并展现出了巨大的潜力和市场价值。

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。

铝合金搅拌摩擦焊工艺铝合金搅拌摩擦焊是一种先进的焊接技术，具有高效、节能、环保等优点。

本文将详细介绍铝合金搅拌摩擦焊工艺的各个环节，帮助读者更好地了解这一技术。

一、焊接准备在进行铝合金搅拌摩擦焊之前，需要进行充分的焊接准备。

这包括检查工件表面的油污、锈迹等杂质，确保工件表面干净整洁。

同时，需要准备好搅拌头、焊机、夹具等焊接工具，并对工具进行必要的检查和调整。

二、装配铝合金搅拌摩擦焊的装配过程需要严格按照工艺要求进行。

首先，要将工件放置在夹具中，确保工件的位置和角度正确。

然后，根据焊接工艺要求，选择合适的搅拌头，并将其插入到工件中。

在装配过程中，需要保证搅拌头的稳定性和准确性，避免出现偏移或倾斜现象。

三、搅拌头插入搅拌头的插入是铝合金搅拌摩擦焊的关键步骤之一。

在插入过程中，需要控制好搅拌头的插入深度和角度，确保其与工件表面紧密贴合。

同时，要避免搅拌头与工件表面产生过大的摩擦力，以免造成工件表面损伤或搅拌头损坏。

四、搅拌摩擦在进行搅拌摩擦时，需要控制好搅拌头的旋转速度和压力，使焊缝处的材料充分流动和混合。

同时，要控制好焊接温度，避免出现过热或冷却不均匀现象。

在搅拌摩擦过程中，还需要注意搅拌头的磨损情况，及时更换磨损严重的搅拌头。

五、焊接过程控制铝合金搅拌摩擦焊的过程控制是保证焊接质量的关键。

在焊接过程中，需要实时监测焊接温度、压力、旋转速度等参数，并根据实际情况进行调整。

同时，要严格控制焊接时间，确保焊缝处的材料充分熔化和混合。

在焊接过程中，还需要注意防止外部因素对焊接质量的影响，如振动、污染等。

六、焊后处理铝合金搅拌摩擦焊完成后，需要进行必要的焊后处理。

这包括对焊缝进行冷却、去除焊渣、对焊缝进行修整等。

在冷却过程中，要控制好冷却时间和方式，避免出现裂纹等现象。

同时，需要去除焊缝表面的焊渣和氧化物，修整焊缝的形状和尺寸，使其符合工艺要求。

七、质量检测质量检测是保证铝合金搅拌摩擦焊接质量的必要环节。

检测内容包括外观检测、无损检测、力学性能检测等。

4mm 1050 搅拌摩擦焊焊接工艺一、母材技术及状况1、工件材质：10502、材料性质：1050为纯铝中添加少量铜元素形成，其化学成分如表1，具有极佳的成形加工特性，高耐腐蚀性，良好的焊接性和导电性。

抗拉强度σb：95~125MPa、条件屈服强度σ0.2 ≥75MPa。

广泛应用于对强度要求不高的产品，如化工仪器、薄板加工件、深拉或旋压凹形器皿、焊接零件、热交换器、钟表面及盘面、铭牌、厨具、装饰品、反光器具等。

表1 1050化学成分牌号化学成分 %1050Si Fe Cu Mn Mg Zn V Ti杂质Al单个总和Min 0.3 0.4 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0 0 —1003、试件尺寸：300mm × 100mm × 4mm4、试件数量：2块5、焊接位置：平焊6、接头形式：对接接头7、焊接要求：单面焊双面成形二、焊接技术1、焊接方法：搅拌摩擦焊2、特点及应用（1）特点：a、属于固相焊接，接头不会产生与冶金凝固有关的熔焊缺陷和催化现象，力学性能优异，可用于异种材料的连接。

b、不受轴类零件的限制，扩大了应用范围。

c、避免了对操作工人技术熟练程度的依赖，质量稳定，重复性高。

d、焊接无需填充材料，保护气体，焊前无需预处理，简化焊接工艺。

e、加热过程能量密度高，热输入速度快，焊接变形小，焊后残余应力小，焊件尺寸精度高。

f、搅拌摩擦焊焊接过程不产生弧光辐射、烟尘和飞溅。

g、焊接时机械力较大，搅拌焊头磨损相对较大，焊缝末端通常有“匙孔”存在。

（2）应用：搅拌摩擦焊广泛应用于航天制造、飞机制造、船舶制造、轨道交通领域、汽车制造及其他工业中。

三、焊接设备及工具1、焊接设备：搅拌摩擦焊焊机，如图1所示。

如图1 搅拌摩擦焊焊机2、焊接工具：搅拌焊头，如图2所示。

如图2 搅拌焊头四、焊前准备1、坡口形式：采用“I”形坡口。

2、加工方法：可采用机械切割、等离子弧切割、碳弧气刨等方法进行坡口加工。

搅拌摩擦焊一铝合金一第四部分：焊接工艺规程及评定1范围ISO 25239 +的本部分规定了阴及铝合金搅拌摩擦焊（对）的焊接L艺观程及评定的要求.此标准中，术语样偌”指的是瘩及其合金。

ISO 25239中的此部分不适用于搅拌摩擦点焊，注*辅助要求、材料或制造条fl凹以进行比ISO 25239中规定要求更全面的测试占2参考标准下列标准是本标准应用过程中不可或缺的部分.注明日期的参考标准’只引用该版本* 未注明日期的参芍标准，以最新版本〔包括修订版）为由抵ISO 209.铝及铝合金-化学成分ISO S57-1,焊接和相关工艺-术语-第1部分；金属焊按匚艺ISO2W7.铝及铝合金-锻造产品-锻造设计ISO 3]34 （所有部分）,轻金属及其合金术语和定义ISO 4136,金底材料焊接的硼邱性试验-横向拉伸试验ISO 5173,金属材料焊接的破坏性试验-弯曲试验ISO 6520-1,焊接利相关1.艺-金属材料中几何城陷的分类-第1部分：燃焊ISO 9017,金属材料焊接的破坏性试验-断裂试验ISO L0042,焊接-铝及其合金的电瓠焊接接头-缺陷质量等级ISO 13916,焊接预热温度、侦间温度及预热锥持温度的测精指南[SO 14175,焊接材料-电弧焊接与切割用保护气体[SO 15607:2003.金属材料焊接工艺规程及评定一般原蛔[SO 15613,金属材料焊接工艺规程及评定-基于预牛产焊接试验的评定ISO 15611 2,金腐材料焊接「艺规程及评定书接工艺评定试法第2部分：铝及铝合金电弧岸接ISO 17637,焊缝外观检验-慵化焊接头的外观检睑ISO 17639,金属材料怦缝破坏性试验■焊缝宏戏和微观检脸ISO/ TR 17671-1焊接-金属材利焊接的建议-第1部分：孤焊通用指南ISO 25239-1：201b搅持•摩擦焊-铝-第1部分：术语TSO 25239-5:20IE搅拌摩擦焊-铝-第5部分t质量检骑段求ISO 80000-1:2009,最纲和单位第1部分：总则3术语及定义ISO 209-L, ISO 857-1, ISO 3134,150 6520 b ISO 1004% ISO 15607, ISO 15613*ISO 15614-2, ISO/ PR 17671-1和ISO 252的T中的术语及定义适用于本交件-4符号及纯写术倍焊接工艺规程的符号和缩写术语参考ISO 15607： 2003表L5埠接应用及工艺规程5, 1概述焊接生产前应进行焊接工艺验证.生产商应利用以往产品的经脍和焊接技术上的基本知识，做好适用于实际生产的预焊接工艺规程（pWPS）. ”pWP冏作为建立焊橙T艺评定报告（WPQR）的基础来进行删试.测试方法按照第6条。

4mm 1050 搅拌摩擦焊焊接工艺一、母材技术及状况1．工件材质：10502．⑴材料性质：1050铝合金为纯铝中添加少量铜元素形成，具有极佳的成型加工性质、高耐腐蚀性、良好的焊接性和导电性。

广泛应用于对强度要求不高的产品，如化工仪器、薄板加工件、深拉或旋转凹形器皿、焊接零件、热交换器、钟表面及盘面、铭牌、厨具、装饰品、反光器等。

具体化学成分见表1：表1 1050 化学成分化学成分 Al Si Cu Mg Zn Ti Fe百分比99.50 0.25 0.05 0.05 0.05 0.03 0~0.40 ⑵1050 纯铝热处理工艺a完全退火：加热390—430℃，随着材料有效厚度不同，保温时间30—120min；以30—55℃/h速度随着炉冷至300℃下，再空冷。

b快速退火：加热350—370℃；随材料有效厚度不同，保温时间30—120min；空或水冷。

c淬火和时效：淬火500—510℃，空冷；人工时效95—105℃，3h，空冷；自然失效室温120h。

(3)1050 纯铝力学性能：抗拉强度在95MPa—125MPa3．材料尺寸 300mm×100mm×4mm4．焊接位置平焊5．焊接要求单面焊双面成形6．试件数量 2块7．焊接方法搅拌摩擦焊二、搅拌摩擦焊原理及特点1.原理：搅拌摩擦焊（FSW）是利用摩擦热作为焊接热源的一种固相焊接方法。

可以进行板材的对接、搭接、角接及全位置焊接。

特点：2.优点：(1)焊缝是在塑性状态下受挤压完成的，属于固相焊接，因而其接头不会产生与冶金凝固有关的一些如裂纹、夹杂、气孔、以及合金元素的烧损等熔焊缺陷和脆化现象，焊接性能接近母材，力学性能优异。

(2)不受轴类零件的限制，可进行平板的对接和搭接，扩大了应用范围。

(3)搅拌摩擦焊利用自动化的机械设备进行焊接，避免了对操作工人技术熟练程度的依赖，质量稳定，重复性高。

(4)焊接时无需填充材料、保护气体，焊前无需对焊件表面预处理，焊接过程中无需施加保护措施，厚大焊件边缘不用加工坡口，简化了焊接工序。

搅拌摩擦焊工艺及其应用1 搅拌摩擦焊的定义与原理搅拌摩擦焊是一种非常新颖的金属连接技术，其原理是将金属材料在高速旋转的条件下不断挤压与摩擦热而使金属材料发生塑性变形进而在次冷却时形成均匀的焊缝。

搅拌摩擦焊是一种采用振荡摩擦进行的钎焊技术。

摩擦过程中，金属材料被强制变形，形成皱纹和复杂的微细组织结构，这就是焊接区域。

这一过程不需要额外的附加材料，因此也被称为固态钎焊。

搅拌摩擦焊的原理是通过搅拌和摩擦的相互作用，为金属轴套表面提供局部加热来处理金属本身。

在摩擦过程中，摩擦产生的热量会使金属材料温度升高，而旋转工具逐渐伸进焊缝，在相对运动的作用下，产生了强烈的塑性变形以及显著的变形应变。

在形成初期焊缝时，相对运动引起的压力会把材料从环形清隙中抽出，形成时生成混味均匀的焊接界面。

这些过程中摩擦加热导致局部熔化，接长和冷却会使金属变形，并形成一个均匀的、与母材相似的焊缝。

2 搅拌摩擦焊的工艺流程及其特点2.1 搅拌摩擦焊的工艺流程（1）工件准备：首先需要准备待焊接的工件。

工件通常是板材、管材、棒材等形状，可以是相同材质，也可以是不同材质。

（2）夹紧工件：将工件夹紧在专用的工件夹具中，以保证工件在搅拌摩擦焊过程中不会移动或震动。

（3）起始摩擦：在工件接头处的摩擦面上施加旋转摩擦力，使工件表面熔融并形成可焊接的状态。

（4）搅拌摩擦：在不断施加旋转摩擦力的情况下，摩擦头沿着工件的接合面移动，搅拌工件的金属组织，从而形成焊接。

（5）升温保压：在搅拌摩擦焊完成后，保持摩擦头的位置不动，使焊缝部位升温到一定程度，再施加一定的保压力，使焊缝固化。

（6）退火处理：对焊接完成后的工件进行退火处理，可以进一步提高焊接质量和性能。

2.2 搅拌摩擦焊的特点（1）搅拌摩擦焊是一种无焊接接头凸出、无端部凸出的焊接方法，焊缝起伏很小，对焊接部件外观和尺寸精度要求较高的场合比较适用。

（2）搅拌摩擦焊过程中没有明显的电弧和喷溅现象，不需要额外的保护气体，易于操作。

ISO 25239-4:2011搅拌摩擦焊—铝第4部分：焊接工艺评定狮子十之八九译目录前言引言1 范围2 引用标准（略）3 名词和术语4 符号和缩写5 焊接工艺评定及过程5.1 概述5.2 pWPS中技术内容6 基于焊接工艺试验的评定6.1 概述6.2 试件6.3 试件的检验和试验6.4 认可范围6.5 焊接工艺评定报告7 基于预生产试验的评定7.1 概述7.2 试样7.3 试件的检验和试验7.4 认可范围7.5 焊接工艺评定报告附录A（信息）预备焊接工艺评定附录B（信息）非破坏试验附录C（信息）搭接接头的锤击S弯曲试验附录D（信息）焊接工艺评定报告格式文献（略）ISO（国际标准化组织）是一个世界范围内的国家标准学会（ISO成员组织）的联合体。

制定国际标准的工作经由ISO技术委员会归口负责。

每个成员组织开发一个项目，由此便形成一个技术委员会，此成员组织有权代表该技术委员会。

国际组织、政府与非政府机构协同ISO共同参与工作。

ISO针对于电工标准化所有事宜和国际电工委员会（IEC）紧密合作。

本文件的起草符合ISO/IEC 指令中第2部分的相关规则。

由技术委员会通过国际标准草案提交成员国投票表决，需要得至少75%参加表决的成员国的同意，才能作为国际标准正式发布。

ISO25239-4是由国际焊接学会制订的，国际焊接学会已被ISO理事会批准为焊接领域的国际标准化机构。

ISO25239（总的的题目：搅拌摩擦焊—铝）系列标准有以下部分组成：——第1部分：术语——第2部分：焊接接头的设计——第3部分：焊接操作工的资质——第4部分：焊接工艺评定——第5部分：质量和检验的要求对于ISO25239的本部分的任何官方问题，应通过您所在国家标准委员会递交给ISO秘书处。

焊接广泛应用于工程结构制造。

在第二十世纪后半叶以来，熔化焊接工艺（其中熔化指母材和通常是填充金属的熔化），主导了大量结构的焊接。

在1991年，韦恩托马斯（Wayne Thomas）在TWI发明的摩擦搅拌焊接（FSW），其原理是固相连接技术（不熔化）。