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铝合金6082-T6搅拌摩擦点焊接头力学性能王希靖;孙学敏;张忠科;李经纬;张亚洲【摘要】针对2 mm厚的6082-T6铝合金进行无匙孔搅拌摩擦点焊搭接实验,通过正交试验方法得到最优点焊工艺参数;并对焊接接头进行剪切断口扫描分析和显微硬度测试.结果表明:搅拌摩擦点焊的最优工艺参数为搅拌头转速1 400r/min,搅拌针停留时间16 s,搅拌头后退时间5s,接头剪切载荷最大值可达7.89 kN;焊接接头的搅拌区显微硬度较高,热影响区的显微硬度较低;焊接接头剪切断口的断裂形式为混合断裂.【期刊名称】《兰州理工大学学报》【年(卷),期】2014(040)002【总页数】3页(P23-25)【关键词】6082-T6铝合金;搅拌摩擦点焊;正交实验;力学性能【作者】王希靖;孙学敏;张忠科;李经纬;张亚洲【作者单位】兰州理工大学甘肃省有色金属新材料重点实验室,甘肃兰州 730050;兰州理工大学甘肃省有色金属新材料重点实验室,甘肃兰州 730050;兰州理工大学甘肃省有色金属新材料重点实验室,甘肃兰州 730050;兰州理工大学甘肃省有色金属新材料重点实验室,甘肃兰州 730050;兰州理工大学甘肃省有色金属新材料重点实验室,甘肃兰州 730050【正文语种】中文【中图分类】TG453铝合金具有良好的耐蚀性、较高的比强度及良好的导电性和导热性,因此,研发铝合金的点焊连接技术,对扩大铝合金在汽车工业的应用和推动汽车轻量化发展具有十分重要的意义[1-3].搅拌摩擦点焊(FSSW)是在搅拌摩擦焊基础上开发的一种新型固相连接技术.搅拌摩擦焊在焊接铝合金时具有其他熔化焊不可比拟的优点,搅拌摩擦点焊是利用搅拌摩擦焊的优点,克服铝合金电阻点焊的缺点而发展的一种铝合金点焊新方法[4-6].通过高速旋转的轴肩和搅拌针与被焊材料摩擦所产生的摩擦热使得被焊金属达到塑性状态,形成焊接接头.1 实验方法及实验设备焊接材料选用6082铝合金,热处理状态为T6(固溶处理+人工时效).表1所列为材料的化学成分.焊件尺寸为150 mm×50 mm×2 mm.实验所用的搅拌头用高温合金制成,轴肩直径为22 mm,搅拌针直径为6 mm,搅拌针可伸缩.焊接时搅拌头移动速度25 mm/min,搅拌摩擦点焊在自制的搅拌摩擦焊机上进行.图1为点焊搭接示意图.焊接过程为：搅拌头旋转,搅拌头垂直压入工件,控制轴肩下压量为0.5 mm,搅拌针在工件停留,搅拌头后退,搅拌针回抽的同时搅拌头后退,搅拌头上升,搅拌针完全提离工件，搅拌头上升停止,焊接结束.焊点表面照片如图2所示.为了寻求最优的点焊工艺参数,设计正交实验,选用搅拌头转速600～1 400 R/min,搅拌针停留时间为4～20 s,搅拌头后退时间为1～5 s.表2为正交实验水平表,每组实验重复3次, 焊接接头在岛津AG-10TA万能拉伸试验机上进行剪切性能测试,剪切载荷实验值取3次实验的平均值.并利用JSM-6700F电子扫描电镜观察剪切断口形貌.用WT-401MVD型显微硬度计测量焊点横截面的显微硬度分布.表1 铝合金6082的化学成分Tab.1 Chemical composition oF aluminum alloy 6082 %CuSiFeMnMg0.10.7～1.30.50.4～1.00.6～1.2ZnCRTiAl0.20.250.1余量图1 搭接示意图Fig.1 Schematic diagRam oF lop joint图2 焊点表面Fig.2 Spot welding suRFace表2 正交试验因素水平表Tab.2 PaRameteRs oF oRthogonal expeRiment水平因子搅拌头转速/(R·min-1)搅拌针停留时间/s搅拌头后退时间/s16004128008231 00012341 20016451 4002052 实验结果及分析2.1 正交实验结果6082-T6铝合金在各实验条件下的接头剪切载荷与极差分析结果如表3所示.从表中可以得出,当搅拌头转速为600 R/min,搅拌针停留时间为4 s,搅拌头后退时间为1 s时,接头剪切载荷最小,为3.5 kN.表3 铝合金6082-T6拉伸试验结果Tab.3 Result oF tensile expeRiment oF aluminum alloy6082-T6试验号搅拌头转速/(R·min-1)搅拌针停留时间/s搅拌头后退时间/s剪切载荷/kN1600413.502600823.853*******.3246001645.6556002055.806800424. 857800835.2988001245.5598001655.63108002015.70111 000436.41121 000846.56131 0001256.68141 0001616.68151 0002027.05161 200446.75171 200856.87181 2001216.92191 2001627.31201 2002037.24211 400457.68221 400817.54231 4001227.67241 4001637.892514002046.81K14.6245.8386.068K25.4046.0226.164K36.6766.2286.23K47.018 6.6326.264K57.5186.526.532R2.8940.7940.464当搅拌头转速为1 400 R/min,搅拌针停留时间为16 s,搅拌头后退时间为3 s时,接头剪切载荷最大,为7.89 kN.在其他参数相同的情况下,接头的剪切载荷随着搅拌头转速的增加而增加,当转速达到1 400 R/min时,接头剪切载荷均值最大,这是因为随着搅拌头转速的增加,焊接时摩擦产生的热量增多,搅拌针附近塑化金属的温度升高,变形抗力减小,在轴肩压力作用下,界面结合长度增加,因此接头的剪切载荷增加;接头的剪切载荷随着搅拌针停留时间的增大先增大后减小,当搅拌针停留时间为16 s时,接头剪切载荷均值最大,这是因为随着搅拌针在工件表面停留时间越长,摩擦产生的热量越多,搅拌针附近塑化金属的温度升高,变形抗力减小,在轴肩压力作用下,界面结合长度增加,因此接头的剪切载荷增加,但当搅拌针停留时间继续增加时,点焊热循环温度较高,6082-T6铝合金析出相发生过时效长大,使材料软化,接头剪切载荷降低；接头剪切载荷随着搅拌头后退时间的增加而增加,当后退时间为5 s时,接头剪切载荷均值最大,这是因为随着后退时间的增加,界面结合长度增加,因此接头的剪切载荷增加.由此可得,点焊的最优工艺参数为搅拌头转速为1 400 R/min,搅拌针停留时间为16 s,搅拌头后退时间为5 s.通过极差R分析,极差越大表明该因素水平改变时，对接头剪切载荷的影响最大,由表3可以看出,搅拌头转速对接头剪切载荷影响最大,搅拌针停留时间次之,搅拌头后退时间影响最小.因此,在选择无匙孔搅拌摩擦点焊工艺参数时,先考虑搅拌头转速,其次是搅拌针停留时间,最后选择搅拌头后退时间.2.2 接头硬度分布最优工艺参数下点焊接头横截面显微硬度分布如图3所示.此图是点焊接头横截面上每隔1 mm距离的硬度测试结果.从图3可以看出,距焊缝中心两边的硬度基本呈对称W分布,搅拌区的硬度较高,但略低于母材,热机影响区次之,热影响区硬度最低.这是因为在焊接过程中,塑性区受到搅拌针和轴肩共同作用,发生较大的塑性变形,发生动态再结晶,晶粒变为细小等轴晶,所以硬度较高.在热机影响区,搅拌作用较小,热循环温度较低,固溶析出相发生聚集,使得其密度降低,硬度减小.热影响区的晶粒受热晶粒长大,且固溶析出相过时效长大,所以硬度最低.母材区没有受到搅拌针和轴肩摩擦所产生热和力的作用,仍为固溶时效处理状态,所以硬度最高.图3 接头显微硬度分布图Fig.3 MicRohaRdness distRibution on joint图4 剪切断口形貌Fig.4 FRactuRe moRphology oF welding joint sheaRing 2.3 接头断口形貌分析最优点焊工艺参数下的剪切断口形貌如图4所示.其中图4a为剪切断口的宏观形貌,可以看出,点焊接头剪切断裂发生在热影响区.图4b为热影响区剪切断口的扫描电镜形貌,可以看出断面处出现明显的河流花样,存在大量较大的韧窝,并且存在一定程度的变形,同时存在大量的撕裂棱,所以其断裂形式为韧性断裂和塑性断裂共存的混合断裂.3 结论1) 通过正交实验方法,得到最优点焊工艺参数为：搅拌头转速为1 400 R/min,搅拌针停留时间为16 s,搅拌头后退时间为5 s.2) 在其他参数相同的情况下,点焊接头剪切载荷随着搅拌头转速的增加而增加,随着搅拌针停留时间的增加先增大后减小,随着后退时间的增加而增加.3) 由于在焊接过程中热输入的不同,焊接接头的硬度呈W分布,搅拌区的显微硬度较高,但略低于母材,热机影响区次之,热影响区的显微硬度最低.4) 焊接接头剪切断裂发生在热影响区,接头的断裂形式为韧性断裂和塑性断裂共存的混合断裂.参考文献：[1] 李永斌.李亚庭.桥车车身轻量化及其对连接技术的挑战 [J].机械工程学报,2012,48(18)：45-51.[2] 乔风斌.张松.郭立杰.搅拌摩擦点焊技术及其在工业领域中的应用 [J].电焊机,2012,42(10)：82-86.[3] 蒋玉秀.王丽君.汽车工业中的铝合金及其焊接技术 [J].电焊机,2012,42(4)：109-112.[4] 秦红珊.杨新岐.一种替代传统电阻点焊的创新技术-搅拌摩擦点焊 [J].电焊机,2006,36(7)：27-30.[5] 赵衍华.张丽娜.搅拌摩擦点焊技术简介 [J].航天制造技术, 2009,26(2)：1-5.[6] 严铿.冯杏梅.赵勇.工艺参数对复合搅拌摩擦点焊接头力学性能的影响 [J].焊接学报,2008,29(6):5-8.[7] 刘克文.邢丽.柯黎明.LY12铝合金摩擦点焊工艺及力学性能 [J].焊接学报,2007,28(9):21-24.[8] 王希靖.阿荣.郭瑞杰.LY12铝合金的搅拌摩擦焊接工艺研究 [J].兰州理工大学学报,2004,30(4):12-14.。
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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九种摩擦焊原理优缺点应用范围与焊接过程分析摩擦焊是一种通过激活两个接触面之间的摩擦热量来进行焊接的方法。
在摩擦焊过程中，通过旋转和施加压力，将两个接触面摩擦加热至熔化或软化状态，然后迅速施加压力，实现焊接的连接。
1.滚压摩擦焊原理：两个工件在高温高压下相互滚动和压缩，使达到熔融点，然后停止滚压，则工件迅速冷却，并形成焊缝。
优点：焊接速度快、无需填充材料、焊接强度高。
缺点：对工件材料要求高、只适用于多孔体焊接。
应用范围：广泛应用于金属工业，如摩托车、汽车等行业。
2.摩擦搅拌焊原理：通过锥形工具在摩擦状态下插入两个工件内部，同时旋转，搅拌并混合两个工件的材料，然后冷却形成焊缝。
优点：无需填充材料、焊接速度快、焊缝质量好。
缺点：只适用于焊接薄板材料。
应用范围：适用于铝材料焊接。
3.摩擦摩擦焊原理：通过两个工件表面的摩擦，产生高温，使工件表面的金属熔化，停止摩擦后迅速冷却形成焊缝。
优点：焊接速度快、能焊接非常硬的材料。
缺点：只适用于焊接圆材。
应用范围：适用于焊接管材。
4.摩擦摩擦焊原理：通过两个工件表面摩擦产生的热量，使工件表面的金属熔化，然后迅速施加力，使金属冷却形成焊缝。
优点：焊接速度快、焊缝强度高、焊接过程不易受到外界环境影响。
缺点：只适用于焊接圆材。
应用范围：适用于装配、制造等行业。
5.摩擦摩擦焊原理：通过锥形工具在工件表面进行摩擦，产生高温，迅速施加力使金属冷却形成焊缝。
优点：焊接速度快、焊缝质量好。
缺点：对工件表面质量要求高。
应用范围：广泛应用于航空、航天、船舶等行业。
6.摩擦熔焊原理：通过锥形工具在工件表面进行摩擦，产生高温，然后迅速施加力使金属熔化冷却形成焊缝。
优点：焊接速度快、焊缝质量好、适用于焊接不同材料的工件。
缺点：对工件要求高。
应用范围：适用于更加复杂的工件或材料。
7.轴向摩擦焊原理：通过摩擦热和压力引起的瞬时局部熔化，使工件获得焊接。
优点：焊接速度快、焊接过程中无渣、焊缝质量好。
Mechanism of Refill Friction Stir Spot Welding Between AluminumAlloy and SteelAbstractRefill friction stir spot welding (Refill FSSW) is of great advantage to join light metals, due to its low-heat-input nature, grain refinement in weld and elimination of the keyhole inevitably leaving by the tool retreating in conventional friction stir spot welding process. Owing to the advantages, this technique has been applied by Kawasaki Heavy Industries in Japan and Helmholtz-Zentrum Geesthacht in Germany to join aluminum or magnesium alloys. On the other hand, the dissimilar metals welding between aluminum alloy and steel can achieve the lightweight of automobiles, improve the efficiency of energy, reduce the emission of waste gas and protect the environment. Based on the advantages of Refill FSSW and the wide application of aluminum alloy/steel hybrid structures, this thesis aims to investigate the effect of main welding parameters (sleeve plunge depth and rotation speed) and zinc coating on the mechanical property and microstructure of aluminum alloy/steel dissimilar metals refill friction stir spot welded joint, and reveal the joining mechanism. Not only does this research have theoretical significance, but also it can give a practical guidance to manufacture industries.In this thesis, two kinds of aluminum alloy sheets for automobile (1.0 mm thick Novelis AC 170 PX and 1.5 mm thick Aleris Superlite 200 ST aluminum alloy) were overlap welded to two types of low carbon steel sheets (1.0 mm thick ST16 steel and 1.2 mm thick ST06 Z galvanized steel sheets) to produce two-layer dissimilar metals joints by Refill FSSW. The diameter of spot weld is 9.0 mm, which is located at the center of 25 mm ×25 mm overlap area. The mechanical property was evaluated through tensile/shear tests and cross-tension tests. In addition, the microstructure, composition, fractogragh and fracture path of aluminum alloy/steel joints were analyzed with electron probe microanalysis (EPMA), field emission scanning electron microscope (FE-SEM) and X-ray diffraction (XRD).The maximum average tensile/shear fracture load and cross-tension fracture load of the Novelis AC 170 PX aluminum alloy/ST16 steel joints are 2495 N and 337 N, respectively. For Aleris Superlite 200 ST aluminum alloy/ST16 steel joints, the maximum average tensile/shear fracture load reaches 3745 N with the maximum average cross-tension fracture load of 1073 N. All samples failed through the interface of aluminum alloy/steel joints during tensile/shear tests and cross-tension tests. When the sleeve does not touch to the steel surface, the influence of sleeve plunge depth on tensile/shear fracture load is not obvious. The metallurgic bonding was achieved and a thin Fe-Al intermetallic compound (IMC) layer formed at interface of sleeve affected铝合金/钢回填式搅拌摩擦点焊机理研究zone. However, the mechanical performance sharp increases when the sleeve plunges into steel sheet, attributing to metallurgic and mechanical bonding between the aluminum alloy and steel sheets. Meanwhile，this process also brings about severe tool wear and shortens its service life. Besides, the rotation speed has little influence on the mechanical performance of joint.The maximum average tensile/shear fracture load and cross-tension fracture load of the Novelis AC 170 PX aluminum alloy/ST06 Z galvanized steel joints are 3044 N and 301 N, respectively. For Aleris Superlite 200 ST aluminum alloy/ST06 Z galvanized steel joints, the maximum average tensile/shear fracture load is up to 4500 N with the maximum average cross-tension fracture load of 359 N. All samples failed at the interface of aluminum alloy/steel joint. Compared with the results of aluminum alloy/ST16 steel joints, the joints between aluminum alloy and ST06 Z galvanized steel exhibit better mechanical performance in tensile/shear tests, and all tensile/shear samples failed through the aluminum alloy/steel interface on aluminum alloy side at pin affected zone. The IMC layer as thin as 0.68 μm was found at interface of sleeve affected zone and seemed to be FeAl3. Zn-O rich zone was observed at interface on aluminum alloy side, where microfissures and segregation of Zn, O and Mg formed at the grain boundary. Based on the fracture analysis, it is assumed that the zinc and oxygen rich zone at the center of spot weld is the weakest part of joint. During tensile/shear test, the joints failed mainly through brittle fracture mode with intergranular fracture feature. According to the Zn distribution, the flow thermoplastic material in weld of Refill FSSW can be analyzed, and the spot weld can be distinguished as pin affected zone and sleeve affected zone.Key words: Aluminum Alloy; Steel; Refill Friction Stir Spot Welding; Mechanical Property; Microstructure目录摘要 (I)Abstract .................................................................................................................. I II 1绪论 (1)1.1课题研究的背景及意义 (1)1.2铝合金/钢异种金属焊接性分析 (4)1.3铝合金/钢异种金属焊接研究现状 (6)1.3.1熔钎焊 (6)1.3.2搅拌摩擦焊 (7)1.3.3搅拌摩擦点焊 (8)1.3.4回填式搅拌摩擦点焊 (10)1.4本文主要研究内容 (16)2实验方法及实验过程 (17)2.1焊接材料 (17)2.2试样尺寸 (18)2.3回填式搅拌摩擦点焊工艺 (19)2.4焊接工艺参数 (20)2.5检测方法及实验过程 (22)3铝合金/ST16钢回填式搅拌摩擦点焊研究 (25)3.1力学性能 (25)3.2微观组织 (27)3.3断口分析 (32)3.4实验结果及讨论 (35)3.5本章小结 (37)4铝合金/镀锌钢回填式搅拌摩擦点焊研究 (38)4.1力学性能 (38)4.2微观组织 (40)4.3断口分析 (46)4.4实验结果与讨论 (49)4.5本章小结 (52)铝合金/钢回填式搅拌摩擦点焊机理研究结论 (53)参考文献 (55)攻读硕士学位期间发表学术论文情况 (56)致谢 (57)1 绪论1.1 课题研究的背景及意义随着中国经济的繁荣，科学技术的发展和社会文明的进步，环境保护和可持续发展观念越来越受到人民的重视。
新型绿色环保焊接技术——搅拌摩擦点焊 摘 要 面对节能减排和环境保护要求，一种新型的绿色环保焊接技术——搅拌摩擦点焊技术应运而生，作为在搅拌摩擦焊基础上发展起来的一种新型固相焊接技术，其接头质量高、变形小、焊接质量稳定，并且具有减轻结构重量、降低制造成本及节省能源等一系列优点。本文介绍了搅拌摩擦点焊的固相连接机理，工艺流程，以及技术特点，并举例说明其在汽车工业和航空工业的发展应用状况。
关键词：搅拌摩擦点焊；电阻点焊；铆接；熔焊；车身；航空铝材 目 录
II 目 录 摘 要 ......................................................................................................................................... I
目 录 ........................................................................................................................................ II
1 绪论 .............................................................................................................................................. 1
2 搅拌摩擦点焊的固相连接机理 ................................................................................... 2
2.1 搅拌摩擦焊技术简介 ............................................................................................................ 2 2.2搅拌摩擦点焊技术介绍 ......................................................................................................... 2 3 搅拌摩擦点焊的工艺流程 .............................................................................................. 4
4 搅拌摩擦点焊的技术特点 .............................................................................................. 4
4.1 与电阻点焊（RSW）对比的优点 ....................................................................................... 4 4.1.1 生产成本与能源消耗 ................................................................................................ 4 4.1.2 接头质量 .................................................................................................................... 5 4.2 与铆接对比的优点 ................................................................................................................ 6 4.2.1 生产成本与能源消耗 ................................................................................................ 6 4.2.2 接头质量 .................................................................................................................... 6 5搅拌摩擦点焊在汽车工业和航空工业的应用状况 .......................................... 7
5.1 搅拌摩擦点焊在汽车工业的应用状况 ................................................................................ 7 5.2 搅拌摩擦点焊在航空工业的应用状况 ................................................................................ 8 6 全文结论 ................................................................................................................................... 9
参考文献 ........................................................................................................................................ 9 1 绪论
1 1 绪论 1.1 引言 随着全球资源与环境保护问题的日趋严峻，运载工具的轻量化设计成为汽车、航空航天等制造领域的发展方向。一方面采用铝合金代替传统的钢材料，另一方面通过高效的新型工艺技术提高产品的可靠性并降低产品重量。铝合金作为运载工具的主要制造材料，其主要连接方式是焊接和铆接。在欧洲汽车车体生产中，常用的连接技术是YAG激光焊接方法，在日本车体制造中常用电阻点焊方法，运载火箭贮箱的制造过程中要大量应用电阻点焊和铆接技术，而航空飞行器的制造过程更需要广泛采用铆接技术。电阻点焊生产效率高、操作灵活性好，但也存在许多局限性，主要表现在：a.焊接过程需要提供大电流，耗能大；b.铝合金表面氧化膜造成电极寿命明显缩短；c.由于焊接大电流的作用，工件将产生明显的热变形，且焊缝中易出现缺陷和焊点质量不稳定，接头质量差；d.焊接过程中有飞溅，点焊工作环境差。铆接是铝合金构件中一种常用的连接技术，但是采用铆接技术一方面会增加铝合金构件的重量，另一方面在铆接过程中会产生大量的噪音，生产环境恶劣，另外，铆接技术需要在铝合金构件上预开孔，增加了生产成本。因此，研究开发铝合金新的点焊连接技术替代传统的电阻点焊和铆接技术，对扩大铝合金在汽车工业的应用，推动汽车轻量化发展以及提高航空、航天运载能力具有十分重要的意义。 搅拌摩擦点焊（Friction Stir Spot Welding，FSSW）是在“线性”搅拌摩擦焊接基础上，新近研究开发的一种创新的焊接技术[1]。FSSW可以形成点焊的搭接接头，其焊缝外观与通常应用于铝合金构件的电阻点焊类似，因而具有很高的应用价值和研究意义。 2
2搅拌摩擦点焊的固相连接机理 2.1 搅拌摩擦焊技术简介 搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding, FSW)是由英国焊接研究所 TWI(The Welding Institute)于1991年提出的新型焊接技术，最初该技术主要是针对铝合金的焊接而提出[2]，随后则被迅速而广泛地应用于厚度介于1-50mm之间的钛合金、镁合金、锌合金、铜合金以及钢铁材料的焊接。搅拌摩擦焊的基本原理如图1所示。在焊接过程中，高速旋转的搅拌头压入待焊工件，搅拌头在工件内部进行搅拌和摩擦，使得位于连接部位附近的材料温度迅速升高，发生塑性流动及变形；同时轴肩与工件表面摩擦生热，并防止处于塑性状态的材料溢出。搅拌头相对于被焊工件做直线运动，处于高度塑性变形的材料流向搅拌头背后，在轴肩的压力作用下结合在一起，从而形成搅拌摩擦焊缝。
图1 搅拌摩擦焊示意图 搅拌摩擦缝焊过程中，在摩擦热、塑性变形和粘性耗散的共同作用下，搅拌区内的温度可以达到被焊材料的固相线温度。搅拌摩擦缝焊的接头主要由三部分组成，即搅拌区、热机械影响区和热影响区，其中搅拌区由细小的等轴晶组成；与搅拌区紧邻的是热机械影响区，由被拉长的晶粒和部分动态再结晶的晶粒组成；而热影响区则位于热机械影响区和母材之间，一般而言位于该区域的晶粒比较粗大。由于焊接过程中工艺参数的选择决定了能量输入的大小，因此搅拌头旋转速度和行驶速度对接头的微观组织结构和力学性能具有重要的影响。 2.2 搅拌摩擦点焊技术简介
搅拌摩擦点焊(Friction Stir Spot Welding, FSSW)是在搅拌摩擦缝焊的基 3
础上新近研究开发的一种创新的焊接技术，其基本原理与缝焊相同，搅拌头高速旋转，与工件之间摩擦生热，使得位于搅拌头附近的材料处于塑性状态并且发生流动，在轴肩轴向力的作用下完成两块工件之间的连接，形成点焊接头。区别在于在搅拌摩擦点焊过程中，搅拌头相对工件不做直线运动，焊接完成后仅在固定位置得到一个点焊接头。由于搅拌摩擦点焊接头，其外观与通常应用于汽车车体组装的电阻点焊相类似，因此能否将搅拌摩擦点焊技术应用于汽车和航空航天领域，引起了研究领域的极大关注。与传统的电阻点焊等连接技术相比，搅拌摩擦 点焊技术具有如下优点[3]： 1) 接头质量高。焊接过程中热输入较少，温度低，接头几乎没有热变形，焊接质量稳定； 2) 节省能源、降低成本。Mazda 公司的研究表明，搅拌摩擦点焊所消耗的能量可以降低 99%，从电阻点焊的每焊点 40Wh 降低到每焊点 0.4Wh，即搅拌摩擦点焊每焊点电能消耗仅为电阻点焊的 1%； 3) 工艺过程简单，设备投资降低。搅拌摩擦点焊对工件表面状况要求不高，无需焊前清理即可得到高质量的点焊接头，另外不需要任何辅助设备，如冷却水系统等； 4) 连接工具寿命长。Mazda 公司的铝合金实验结果表明，搅拌头在经历了10 万次点连接后也没有损耗现象出现； 5) 工作环境清洁。无灰尘、无烟雾，无需大电流，无电磁和噪声污染。正是由于搅拌摩擦点焊具有上述优点，尤其是焊接过程中温度相对较低，接头的热变形比较小，因此在镁铝合金材料的焊接中具有独特的优势，可以避免在传统焊接方法中由于材料熔化所引起的各种缺陷。
