搅拌摩擦焊接头缺陷检测与修复方法

搅拌摩擦焊接头内部孔洞缺陷分析作者：张积瑜杨易徐俊来源：《中国科技博览》2017年第11期中图分类号：U546 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）11-0022-02相对于搅拌摩擦焊缝表面缺陷，内部缺陷对焊缝的性能影响更为严重，而且不易发现，要借助于一些缺陷检测工具，而且有的缺陷必须用专门的检测工具才可以发现。

内部缺陷主要包括内部孔洞和隧道、Z线和界线、吻接等。

1 内部孔洞内部孔洞的形成原因与表面孔洞有本质的区别，前者涉及到搅拌摩擦焊接头内部热塑性材料的复杂流动情况。

当焊接过程的热输入不足时，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。

当采用不带螺纹的柱状或锥状搅拌针的搅拌头进行焊接时接头容易出现该类缺陷。

通常位于接头前进侧的中下部以及焊缝表面附近，如图1。

内部孔洞与接头内部热塑性材料的流动情况有直接关系，试验研究表明，搅拌摩擦焊接过程中接头前进侧与返回侧的材料流动是不对称的，如图2，前进侧母材的流动方向和搅拌针周围的热塑性材料流动方向相反，而返回侧母材的流动方向和搅拌针周围的热塑性材料流动方向相同，因此造成前进侧的材料流动情况比返回侧复杂。

搅拌针周围的热塑性材料在搅拌针的旋转作用下从前进侧被带到返回侧，并在返回侧发生沉积，如果焊接参数不恰当，导致焊接过程温度较低，热塑性材料的流动状态变差，这样前进侧被搅拌针带走的材料得不到及时的补充，因此就会在接头内部形成孔洞。

图3是焊接过程中材料沿厚度方向的流动示意图，其中图3（a）、（b）和（c）分别为焊缝前进侧上部、中部和下部的材料流动情况，而3（d）、（e）和（f）分别为返回侧上部、中部和下部的材料流动情况。

前进侧上部的热塑性材料在轴肩的压力和搅拌针螺纹的作用下主要向下流动，如图3（a），而前进侧下部由于受轴肩的作用小，只是在搅拌针的旋转与挤压作用下带动一部分材料向上运动，如图3（c），当这部分向上运动的材料遇到由上部传送下来的材料，导致在前进侧中部的材料流动情况变得异常复杂，如图3（b），两股交汇的热塑性材料向焊核内部运动，并在孔洞周围沉积下来；相对前进侧，返回侧的材料运动形式就简单得多，热塑性材料在轴肩和搅拌针的作用下由上部向下部运动。

搅拌摩擦焊接缺陷的补焊方法
搅拌摩擦焊接是一种先进的金属焊接技术，但在实际应用过程中仍有可能出现一些焊接缺陷。

其中，最常见的缺陷类型包括气孔、裂纹和未熔合等。

这些缺陷不仅会降低焊接件的性能，还可能导致焊接处的破裂和断裂。

为了解决这些问题，可以采用补焊方法来修复搅拌摩擦焊接缺陷。

具体的补焊方法包括以下几个步骤：
1. 清除焊接处的污垢和氧化物，确保焊接表面干净。

2. 根据缺陷的类型和大小，选择合适的焊接材料和工艺参数。

3. 使用焊接设备对缺陷部位进行补焊。

在补焊时，需要注意焊
接速度、焊接压力和焊接温度等因素，以确保焊接质量。

4. 检验补焊后的焊接质量。

通常采用非破坏性检测方法，如X
射线检测、超声波检测和磁粉检测等。

总之，补焊是一种有效的方法，可以修复搅拌摩擦焊接缺陷，并提高焊接件的性能和寿命。

但是，为了避免焊接缺陷的产生，我们还应该在焊接过程中加强质量控制和管理，确保焊接质量符合标准和要求。

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搅拌摩擦焊匙孔和缺陷的近等强修复技术搅拌摩擦焊是一种高效、环保、经济的焊接技术，它能够将金属材料在高温下进行摩擦搅拌使其表面发生塑性变形，从而实现焊接的目的。

然而，在搅拌摩擦焊过程中，由于各种原因，如焊接参数设置不当、金属材料质量差等，可能会导致焊接件出现匙孔和缺陷。

这些缺陷会导致焊接件的强度和密封性降低，从而影响其使用寿命。

为此，近等强修复技术应运而生，它能够有效地修复焊接件中的匙孔和缺陷，提高其使用寿命。

近等强修复技术是一种利用高能束流或激光束在焊接件表面进行扫描和熔融，从而实现缺陷修复的技术。

该技术具有成本低、效率高、精度高等优点，因此在焊接行业得到了广泛应用。

在修复焊接件中的匙孔和缺陷时，近等强修复技术可以实现局部加热，使焊接件中的缺陷处发生熔融和流动，从而填充缺陷并提高其密封性和强度。

与传统的焊接修复方法相比，近等强修复技术具有以下优点：1. 高效性：近等强修复技术可以实现局部加热，从而快速修复焊接件中的匙孔和缺陷，大大提高了修复效率。

2. 精度高：近等强修复技术可以根据需要调整加热和冷却参数，从而实现对焊接件的精确修复。

3. 成本低：近等强修复技术不需要使用大量的材料，也不需要进行大规模的设备投资，因此成本较低。

4. 环保性好：近等强修复技术不需要使用大量的化学药品，也不会产生大量的废弃物，因此对环境的影响较小。

近等强修复技术在焊接行业中的应用越来越广泛。

在焊接件生产过程中，如果发现焊接件中存在匙孔和缺陷，可以使用近等强修复技术进行修复，从而提高焊接件的质量和性能。

此外，在焊接件使用过程中，如果出现损坏或者磨损，也可以使用近等强修复技术进行修复，延长焊接件的使用寿命。

搅拌摩擦焊是一种高效、环保、经济的焊接技术，但在焊接过程中可能会出现匙孔和缺陷，影响焊接件的使用寿命。

近等强修复技术是一种有效的修复技术，它能够快速、精确地修复焊接件中的匙孔和缺陷，提高其使用寿命。

在未来的发展中，搅拌摩擦焊和近等强修复技术将继续得到广泛的应用，为焊接行业的发展注入新的活力。

伸缩式搅拌头厚铝板搅拌摩擦焊缺陷及其补焊工艺李博;沈以赴;胡伟叶【摘要】By using the telescopic stir-pin, 25 mm-thickness 2219-T6 aluminum alloy couple plates were successfully friction-stir welded, and no plunge-through defect induced by the press amount of tool-shoulder was observed in the multi-pass repairing welding process. The microstructures in sound friction-stir welds, material-loss typed and weak-link typed weld defects were observed. The results show that the weld along the weld-thickness direction can be divided into shoulder-affected and pin-affected zones. The formation of defects is associated with the change of the welding parameters, and the inner material-loss typed defects follow volume conservation relationship. For the welds with different-size root flaws prepared by telescopic stir-pin, a non-linear relationship exists between the root-flaw depth and the weld tensile strength. In addition, under the unified welding parameters, by adjusting the telescopic pin length, the effects of multi-pass welding on the microstructure and properties of the resultant welds were investigated.%采用伸缩式搅拌头对25 mm板厚2219-T6铝合金进行搅拌摩擦焊,在多道补焊时避免搅拌头轴肩的二次下压量造成的底部焊穿.对25 mm板厚2219-T6搅拌摩擦焊焊缝的微观组织、材料缺失型缺陷及弱连接型缺陷进行观察.结果表明:焊缝沿厚度方向分为轴肩影响区和搅拌针影响区,焊接参数的变化与这两区域中缺陷的产生存在一定关系,焊缝中的材料缺失型缺陷遵循一定的体积守恒关系.利用伸缩式搅拌头制备不同尺寸的焊缝根部未焊透缺陷,发现未焊透的深度与焊缝抗拉强度呈非线性关系.在统一的焊接参数规范下,调整搅拌针伸出长度进行多道焊,研究多道补焊工艺对焊缝组织性能的影响.【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2012(022)001【总页数】10页(P62-71)【关键词】2219铝合金;搅拌摩擦焊;焊缝缺陷;伸缩式搅拌头;多道焊【作者】李博;沈以赴;胡伟叶【作者单位】南京航空航天大学材料科学与技术学院,南京210016;南京航空航天大学材料科学与技术学院,南京210016;南京航空航天大学材料科学与技术学院,南京210016;中国航天科工集团南京晨光厂工艺研究所,南京210012【正文语种】中文【中图分类】TG146.2搅拌摩擦焊(Friction stir welding, FSW)作为一种多用于铝合金的新型固相连接技术，可避免传统熔化焊造成的焊缝冶金缺陷[1-3]。

ISO 25239-5:2020搅拌摩擦焊—铝第5部分：质量和检验要求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 质量要求4.1 概述4.2 焊接人员4.3 检验和试验人员4.4 设备4.5 焊接工艺规程4.6 搅拌摩擦焊搅拌头4.7 焊接接头的准备与装配4.8 预热温度和道间温度的控制4.9 点固焊4.10焊接4.11焊后热处理4.12检验和试验4.13标识和可追溯性附录A（标准）缺欠、试验和检验、验收要求和ISO6520-1代码文献（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。

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搅拌摩擦焊的缺陷类型及其检测技术探析随着工业科技的发展，工程制造对焊接工艺提出了更高的要求，搅拌摩擦焊作为一种高质量的焊接技术，被广泛应用在航空制造领域。

但在焊接过程中，可能会出现孔洞、沟槽等焊接缺陷，严重制约着该项技术的推广，文章就搅拌摩擦焊的缺陷类型和检测技术进行了深入剖析，实1 概述随着科学技术的快速发展，搅拌摩擦焊技术得到了快速发展，已经在很多领域得到广泛应用，并发挥着非常重要的作用，尤其在航空制造业领域得到广泛应用。

该技术自上世纪九十年代初问世以来，得到了世界各国相关行业的重视，不断加大对其技术的研究力度，从而使该工艺技术得到了迅速发展，以高质量焊接技术被迅速推广应用开来。

但该项技术在工艺参数选择不当时，还是会出现孔洞、沟槽等等焊接缺陷。

基于此，文章首先对搅拌摩擦焊工艺特点、应用领域进行了简要介绍，进而对搅拌摩擦焊接中可能出现的缺陷进行了深入研究，并对缺陷的形成原因进行了剖析，在文章的最后对检测缺陷的技术方法做了进一步总结研究，以便能够使人们对搅拌摩擦焊的缺陷类型和检测技术有更为详细的认识，同时也使搅拌摩擦焊技术充分发挥出其应有的作用和价值。

2 搅拌摩擦焊技术2.1 搅拌摩擦焊搅拌摩擦焊自1991年在英国焊接研究所问世以来，以高质量焊接效果被各工程制造企业所追捧，在近几十年得到快速发展，成为了一种较为成熟的低熔点合金焊接技术。

在传统焊接技术中，由于焊接温度较高，对低温合金材料焊接时，会因材料熔化而造成热裂缝等焊接缺陷，但在搅拌摩擦焊接过程中，由于焊接温度始终低于材料的熔点，可以实现低温焊接，这一焊接效果解决了低温合金焊接的难题，在低熔点有色金属焊接中，可以应用于接头焊接和不同焊接位置的连接。

2.2 工艺特点搅拌摩擦焊技术在经过近几年的快速发展，工艺逐渐完善成熟，在焊接过程中，省去了传统焊接中的焊条、保护气等消耗性材料，实现了绿色焊接，另外在焊接效果方面，以低损伤、高强度的优点，被称为是焊接领域的革命性改变。

铝合金搅拌磨擦焊焊接的方法及缺陷分析发表时间：2019-04-28T15:59:09.220Z 来源：《基层建设》2019年第6期作者：朱万明董伟胡秋富[导读] 摘要：主要讲述搅拌摩擦焊的原理和特点，现阶段在生产实际中的应用，论述了铝合金焊搅拌摩擦焊原理、特点、设备及焊接中出现的常见焊接缺陷的类型和原因，总结了影响缺陷产生的因素。

中车长春轨道客车股份有限公司吉林长春 130062摘要：主要讲述搅拌摩擦焊的原理和特点，现阶段在生产实际中的应用，论述了铝合金焊搅拌摩擦焊原理、特点、设备及焊接中出现的常见焊接缺陷的类型和原因，总结了影响缺陷产生的因素。

关键词：搅拌摩擦焊；铝合金；工艺参数；焊接缺陷引言铝合金焊搅拌摩擦焊接法的开发随着铝合金在高铁、城市轨道客车、汽车、高速艇航空航天等方面应用日益扩大，如何对铝合金进行高效率、高质量的焊接，低成本生产、低人员投入。

生产过程中对环境绿色低碳排放。

就成为突出的课题。

在国外搅拌摩擦焊接技术的发展已是十分成熟，理论体系也较为系统。

但目前的搅拌摩擦焊的研究和应用主要还是铝合金、钢材等高熔点材料。

由于搅拌摩擦焊接技术本身的技术优越特点，加之其独特性与不可替代性，都将会是未来焊接技术发展必然方向之一。

一、搅拌摩擦焊的原理搅拌摩擦焊是一种在机械力和摩擦热作用下的固相连接方法。

搅拌摩擦焊过程中，一个柱形带特殊轴肩和针凸的搅拌头旋转着缓慢插入被焊接工件，搅拌头和被焊接材料之间的摩擦剪切阻力产生了摩擦热，使搅拌头邻近区域的材料热塑化（焊接温度一般不会达到和超过被焊接材料的熔点），当搅拌头旋转着向前移动时，热塑化的金属材料从搅拌头的前沿向后沿转移，并且在搅拌头轴肩与工件表层摩擦产热和锻压共同作用下，形成致密固相连接接头。

二、搅拌摩擦焊的特点搅拌摩擦焊具有适合于自动化和机器人操作的诸多优点。

对于有色金属材料（如铝、铜、镁、锌等）的连接。

在焊接方法、接头力学性能和生产效率上具有其他焊接方法无可比拟的优越性，它是一种高效、节能、环保型的新型连接技术。