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2AL2铝合金搅拌摩擦焊研究2AL2铝合金搅拌摩擦焊是一种具有宽温度范围和高强度的热加工技术，主要用于在铝合金（2AL2）和不锈钢（AISI 304）之间的能量传输。
焊接前，工件表面需要改变形状，并在表面形成一个焊接塔。
此过程包括搅拌，摩擦，盐雾喷射等多步。
这些步骤对焊接工艺的成功至关重要。
2AL2铝合金搅拌摩擦焊工艺特点为：（1）快速焊接：因使用了热加工技术，能够有效地提高加速度，显著减少了焊接时间；（2）焊接控制：每个步骤的温度，周期，时间等参数都可以很好地控制，以保证焊接质量；（3）龟裂缩小：本工艺不需要用焊钎或螺栓固定，有利于减小焊接龟裂；（4）焊缝平整：采用双头搅拌技术可以有效地防止焊接缝的残留；（5）材料成本低：相较于传统焊接方法，此类工艺可以有效地降低材料成本。
2AL2铝合金搅拌摩擦焊技术主要可以分为焊接装备、焊接性能测试和焊接参数调控三个方面。
焊接装备除了必备的焊接坐标外，还需要一套多功能調節器用于控制焊接参数；焊接性能测试需进行电弧焊接，原子吸收分光光度计，抗拉强度等性能测试；焊接参数调控根据工件材料特性和焊接缝厚度等因素来确定搅拌转速、摩擦力、温度等参数。
2AL2铝合金搅拌摩擦焊的优点在于质量稳定，焊缝均匀，有效减少热影响，焊件不易变形和开裂。
但由于高速搅拌过程受力不均匀和恒定，焊接应力较大，焊缝结构和焊接力学性能极易受到影响，目前仍处于发展初期。
2AL2铝合金搅拌摩擦焊技术在空气航空、火箭制造、医疗设备及精密零部件制造等领域中发挥着重要作用。
未来，随着焊接件材料的发展，工艺参数的科学优化，机械安装及控制技术的进步，2AL2铝合金搅拌摩擦焊技术将会得到进一步发展，应用范围将会更加广泛。
随着现代制造技术的不断进步，材料焊接技术也在不断发展。
搅拌摩擦焊作为一种新型的焊接方法，因其低能耗、无污染、高效率等优点而备受关注。
在工业界和学术界，对搅拌摩擦焊技术的研究也越来越深入。
一、搅拌摩擦焊简介1. 搅拌摩擦焊的原理和特点搅拌摩擦焊是一种无熔金属的固态焊接方法，通过机械搅拌和摩擦加热的方式将材料焊接在一起。
与传统的熔化焊接方法相比，搅拌摩擦焊具有温度低、热影响区小、焊接变形小等优点。
2. 搅拌摩擦焊的应用领域搅拌摩擦焊技术已广泛应用于航空航天、汽车制造、铁路交通等领域，尤其在焊接铝合金、镁合金等轻金属材料方面具有独特优势。
二、搅拌摩擦焊镁铝异种材料研究现状1. 镁铝异种材料的特点镁铝异种材料因其密度低、强度高、耐腐蚀等特点，被广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。
然而，由于镁铝材料的化学性质和熔点差异较大，传统的焊接方法往往难以实现良好的焊接效果。
2. 搅拌摩擦焊镁铝异种材料的研究现状为解决镁铝异种材料的焊接难题，学术界和工业界进行了大量的研究。
目前，搅拌摩擦焊镁铝异种材料的研究已取得了一定进展，但仍存在一些挑战。
3. 研究现状的主要问题（1）焊接接头的组织和性能不稳定，需要进一步优化工艺参数和焊接头形貌。
（2）搅拌摩擦焊镁铝材料的金属间化合物生成机理和影响因素尚不清楚，需要深入研究。
（3）焊接接头的力学性能、耐腐蚀性能等方面还需要进一步评估和提升。
三、未来研究方向1. 优化焊接工艺参数针对搅拌摩擦焊镁铝异种材料存在的问题，未来研究可以进一步优化焊接工艺参数，包括搅拌转速、下压力、焊接速度等，以获得更稳定的焊接接头组织和性能。
2. 深入研究金属间化合物形成机理金属间化合物的生成对搅拌摩擦焊接头的性能具有重要影响，未来的研究可以针对金属间化合物的形成机理和影响因素进行深入探讨，为优化焊接工艺提供理论依据。
3. 综合评价焊接接头性能未来的研究还可以从焊接接头的力学性能、耐腐蚀性能等方面进行综合评价，探索提升镁铝异种材料搅拌摩擦焊接头综合性能的途径。
《高强铝合金搅拌摩擦焊接机理及接头性能调控》篇一一、引言高强铝合金因具有轻质、高强、耐腐蚀等特性，广泛应用于航空、汽车、轨道交通等重要领域。
然而，高强铝合金的连接工艺一直是制约其应用的关键问题之一。
搅拌摩擦焊接（Friction Stir Welding, FSW）作为一种固相连接技术，因其独特的焊接原理和优良的焊接性能，在高强铝合金的连接中得到了广泛应用。
本文将详细探讨高强铝合金搅拌摩擦焊接的机理及接头性能调控。
二、高强铝合金搅拌摩擦焊接机理搅拌摩擦焊接是一种通过摩擦热和机械搅拌作用实现固相连接的工艺。
其基本原理是通过旋转的搅拌针与工件间的摩擦热，使材料局部熔化或塑性化，然后通过搅拌针的旋转和移动，将材料混合并连接在一起。
在高强铝合金的搅拌摩擦焊接过程中，主要包括以下几个阶段：1. 初始阶段：搅拌头插入待焊工件，产生强烈的摩擦热，使局部材料发生塑性变形。
2. 塑化阶段：随着摩擦热的进一步作用，材料逐渐进入完全塑性化状态，搅拌针开始旋转和移动。
3. 焊接阶段：在搅拌针的机械搅拌作用下，材料充分混合并连接在一起。
4. 冷却阶段：焊接完成后，工件自然冷却，形成牢固的焊接接头。
三、接头性能调控接头性能是评价搅拌摩擦焊接质量的重要指标。
影响接头性能的因素有很多，包括焊接速度、搅拌头类型、搅拌针深度等。
通过调控这些因素，可以有效改善接头性能。
1. 焊接速度调控：焊接速度直接影响焊接接头的热输入和冷却速度。
适当的降低焊接速度可以增加热输入，使材料充分熔化和混合，从而提高接头的力学性能。
然而，过高的热输入可能导致晶粒粗大，降低接头的韧性。
因此，需要合理控制焊接速度，以获得良好的接头性能。
2. 搅拌头类型选择：搅拌头的形状和尺寸对焊接过程和接头性能具有重要影响。
不同形状的搅拌头可以产生不同的摩擦热和机械搅拌效果。
选择合适的搅拌头类型可以优化焊接过程，提高接头的力学性能。
3. 搅拌针深度调控：搅拌针深度直接影响材料的塑化程度和混合效果。
搅拌摩擦焊原理
搅拌摩擦焊是一种固态焊接方法，通过机械震动和摩擦热来实现焊接。
其原理基于热塑性材料的可塑性和可变形性，通过摩擦热加热两个焊接件的接触面，使金属软化并形成可塑性，然后施加压力，使两个焊接件发生塑性变形混合，最终形成均匀的焊缝。
搅拌摩擦焊主要包括以下几个步骤：
1. 两个待焊接的金属件通过紧密贴合。
2. 在接触面之间施加一定的压力。
3. 使用专用搅拌头，通过高速旋转在接触面上施加摩擦力，引发摩擦热。
4. 随着摩擦热的积累，金属开始加热并软化。
5. 一旦达到足够的软化温度，停止搅拌并继续施加压力，使两个金属件发生塑性变形。
6. 继续施加压力，使金属在接触面上混合，形成焊缝。
7. 冷却后，焊缝区域重新硬化，完成搅拌摩擦焊。
搅拌摩擦焊具有许多优点，包括焊接速度快、焊接接头强度高、焊接过程无火花、无气体和溶剂的排放等。
它可以应用于各种金属材料的焊接，特别适用于铝合金、镁合金等难焊性材料。
搅拌摩擦焊广泛应用于汽车制造、航空航天、船舶制造等领域。
铝合金新能源汽车机壳搅拌摩擦焊加工铝合金新能源汽车机壳搅拌摩擦焊加工，一听这个名字是不是有点“高大上”？其实啊，说白了，就是一种专门用来把铝合金零件“咬合”在一起的方法。
你看这名字，搅拌摩擦焊，听起来像是个厨房里的搅拌机在忙活啥，实际上，搞的是金属焊接。
别急，别急，咱慢慢聊，了解清楚了，你就会发现这玩意儿可比想象中有意思多了！大家可能对铝合金并不陌生，尤其是新能源汽车这块，铝合金几乎成了标配。
轻便、耐腐蚀、强度也不差，正好能满足电动汽车对车身轻量化的要求。
车身轻了，电池续航就更长，效率更高，性能更好。
那你肯定会问了，铝合金的零件怎么拼接在一起呢？哈哈，这就要说到搅拌摩擦焊了。
搅拌摩擦焊其实就是利用摩擦生热，把两块金属材料“融合”在一起。
你想象一下，两个金属片像两个小伙伴站在一起，有点小拘谨，怎么办呢？我们就用一个转动的工具去把它们“搅拌”一番，让它们从两片生硬的金属变成一体的东西。
不是那种传统的焊接，烧得通红，一堆飞溅的火花，而是通过物理的摩擦热把金属“糅合”在一起，整个过程不但干净，还能保持铝合金的本身特性，焊缝强度高，外形也很平整。
说到这里，可能有人会想，这么复杂的工艺，是不是搞得特别高大上、昂贵呢？其实吧，这种焊接技术虽然听上去有点“装逼”，但实际操作起来，比传统焊接方便多了，而且性价比超高。
以前，如果你想把铝合金件焊接在一起，可能需要很高的温度，甚至用到一些特殊的焊丝，麻烦不说，焊接出来的部位有时候还会变形，真的是“费劲心力”。
但搅拌摩擦焊可不一样，它是通过旋转工具与铝合金接触，利用摩擦力在局部区域产生热量，然后把金属的结构打乱，重新“融合”，完成一个强度不错、形态美观的焊接接头。
最酷的地方在于，这项技术特别适合新能源汽车领域，尤其是车身的铝合金机壳。
为什么呢？因为电动汽车特别注重车身的强度和轻量化。
你想啊，车身要结实，撞击时能保护车主安全，但又不能太重，否则续航会下降，电池得超负荷工作。
浅析搅拌摩擦焊及其应用摘要：搅拌摩擦焊接技术自 1991 年发明以来，经过短短十几年的发展，在航空、航天、船舶、核工业、交通运输及汽车制造等领域获得了广泛应用，是制造领域的一项革命性成果，也是目前最引人注目和最具开发潜力的焊接技术之一。
文章就搅拌摩擦焊接技术的原理和应用以及特点进行了简单的介绍。
关键词：搅拌摩擦焊搅拌摩擦焊的应用搅拌摩擦焊的发展。
英国焊接研究所（TWI）于 1991 年发明了一种新颖而有潜力的焊接方法——搅拌摩擦焊接（Friction Stir Welding ,简称 FSW）,搅拌摩擦焊接与传统的摩擦焊接一样，也是一中固相连接技术。
但是搅拌摩擦焊接具有接头质量高、焊接变形小和焊接过程绿色、无污染等优点，是铝、镁等合金优选的焊接方法，搅拌摩擦焊接技术自发明以来，已经在航空、航天、铁道车辆、造船和汽车等制造领域显示出强劲的创新活力和广阔的应用前景并得到了广泛的工程应用。
目前已有超过170家组织从英国焊接研究所获得了该工艺的非独家使用许可，大部分的使用许可持有者是工业企业，他们在欧洲各国、日本、美国和中国等国家从事搅拌摩擦焊接工艺的生产和发展。
1搅拌摩擦焊接原理搅拌摩擦焊接是高速旋转的搅拌头扎入工件后沿焊接方向运动，在搅拌头扎入工件后沿焊接方向运动，在搅拌头与工件的接触部位产生摩擦热，使其周围金属形成塑性软化层，软化层金属在搅拌头旋转的作用下填充搅拌针后方形成的空腔，并在搅拌头轴肩与搅拌针的搅拌及挤压作用下实现材料连接的固相焊接方法。
2 搅拌摩擦焊接特点由于搅拌摩擦焊接过程中产生的热量不能达到金属的熔点而只能使被焊金属达到塑性状态，因此它可以用来焊接一些熔焊方法难以焊接的金属材料，如铝、镁等合金。
相对于传统的普通熔焊，搅拌摩擦焊具有以下优点：1）接头性能良好。
这主要是因为它是一种固相连接。
2）焊前无需开坡口进而减少工时。
3）耗材少。
焊接过程中无需填丝，不需要保护气，节省能源。
4）焊接过程绿色环保。
超高强铝合金搅拌摩擦焊接接头组织性能研究西安建筑科技大学本科毕业设计（论文）题目超高强铝合金搅拌摩擦焊接接头组织性能研究学生姓名胡卜亮学号090820225院（系）冶金工程学院专业材成0902指导教师张郑时间2013年 2 月25 日目录1.17050铝合金概述——————————————————1.1.17050铝合金的性质————————————————1.1.27050铝合金的用途————————————————1.2超强度铝合金搅拌摩擦焊————————————————1.2.1搅拌摩擦焊的工艺及特点——————————————1.2.2超强度铝合金搅拌摩擦焊的研究进展—————————1.3搅拌摩擦焊接头的特点—————————————————1.3.1接头组织的特点及研究方法—————————————1.3.2接头性能的特点及测试方法————————————1.4本文主要研究目的及主要内容—————————————1.1 7050铝合金概述1.1.1 7050铝合金的性质7050铝合金属高强度可热处理合金，具有极高的强度及抗剥落腐蚀和抗应力腐蚀断裂的性能。
常用于飞机结构件用于中厚板挤压件、自由锻打件与模锻件。
制造这类零件对合金要求是：抗剥落腐蚀性与抗应力腐蚀开裂能力、断裂韧性与抗疲劳性能都强。
7075系铝合金主要合金元素是锌,向含3%-75%锌的合金中添加镁,可以形成强化效果显著的MgZn2,使该合金的热处理效果远远胜过铝锌二元合金.提高合金中的锌镁含量,抗拉硬度就得会到进一步的提高,但其抗应力腐蚀和抗剥落腐蚀的能力会随之下降.经热处理,能达到非常高的强度特性.该系材料一般都会加入商量铜铬等合金.该系中以7075-7651铝合金为上品,被誉为铝合金中最优良的产品,强度高,远胜于软钢.此合金具有良好的机械性能及阳极反应.主要用于航空航天,模具加工,机械设备.工装夹具,特别用于飞机制造结构及其它要求强度高,抗腐蚀性能强的高应力结构体.机械性能7050合金的机械及物理性能抗拉强度MPA 屈服强度MPA伸长率％疲劳强度硬度HB 20°C电导率20°C电阻率n.m弹性模量密度KG.m-490 420 8 76 135 40 50 71 32830其它性能密度：20℃（68℉）时为2.83g/cm3(0.102lb/in3)。
一、实验目的本次实验旨在研究搅拌摩擦焊接（Friction Stir Welding, FSW）技术在铝合金材料连接中的应用效果，通过对比不同焊接参数对焊接接头性能的影响，评估搅拌摩擦焊在铝合金连接中的可行性和优势。
二、实验材料1. 材料名称：6061铝合金2. 材料规格：厚度为10mm的铝合金板材3. 焊接工具：搅拌摩擦焊机，配备不同直径和形状的搅拌头三、实验方法1. 实验前准备：将铝合金板材切割成指定尺寸，并对焊接表面进行打磨处理，确保表面平整、无油污。
2. 焊接参数设置：根据实验要求，设置搅拌头的旋转速度、焊接速度、焊接压力等参数。
3. 焊接过程：将搅拌头固定在焊接机上，按照设定的焊接参数进行搅拌摩擦焊接。
4. 焊接后处理：对焊接接头进行外观检查，记录焊接缺陷情况；对焊接接头进行力学性能测试，包括拉伸强度、弯曲强度等；对焊接接头进行金相组织分析。
四、实验结果与分析1. 外观检查：焊接接头表面光滑、平整，无明显焊接缺陷，如气孔、裂纹等。
2. 拉伸强度测试：焊接接头的拉伸强度达到母材的90%以上，说明搅拌摩擦焊具有较高的连接强度。
3. 弯曲强度测试：焊接接头的弯曲角度达到180°，说明搅拌摩擦焊具有较高的抗弯性能。
4. 金相组织分析：焊接接头组织均匀，无明显的热影响区，说明搅拌摩擦焊具有优异的冶金性能。
五、实验结论1. 搅拌摩擦焊在铝合金材料连接中具有较好的可行性和优势。
2. 搅拌摩擦焊可以有效地提高铝合金连接的强度和抗弯性能。
3. 搅拌摩擦焊具有优异的冶金性能，焊接接头组织均匀，无明显的热影响区。
六、实验建议1. 在实际应用中，应根据铝合金材料的厚度、焊接要求等因素选择合适的搅拌头直径和形状。
2. 在焊接过程中，应严格控制焊接参数，如搅拌头的旋转速度、焊接速度、焊接压力等，以确保焊接质量。
3. 加强对搅拌摩擦焊焊接接头的力学性能和金相组织分析，为焊接工艺优化提供依据。
七、参考文献[1] 刘庆军，杨涛，张晓峰. 搅拌摩擦焊技术在铝合金焊接中的应用[J]. 焊接技术，2019，44（5）：48-52.[2] 李洪涛，张伟，刘庆军. 搅拌摩擦焊焊接铝合金接头力学性能研究[J]. 焊接，2018，33（2）：32-35.[3] 张晓峰，刘庆军，杨涛. 搅拌摩擦焊焊接铝合金接头金相组织分析[J]. 焊接技术，2018，43（4）：68-71.。
铝合金搅拌摩擦焊前言铝合金材料由于重量轻、抗腐蚀易成形等优点受到众多工业制造的青睐，随着这种材料的性能的不断提高，如新型牌号的硬铝、超硬铝等材料的出现，在航空、航天、高速列车、高速舰船等工业制造领域得到了越来越广泛的应用。
但是，铝合金材料表面的致密的氧化层以及弧焊过程中较大变形等又限制了这种材料的进一步推广应运。
一、原理搅拌摩擦焊这种连接技术与传统概念中的摩擦焊方法相似，焊接过程没有被焊材料的熔化，形成的是固相接头。
对于铝合金材料要获得高效率、高质量的连续对接和搭接接头的焊接，目前在世界范围内公认搅拌摩擦焊是最具潜力和应用前景的新型连接方法。
搅拌摩擦焊（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，然后沿着被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，在搅拌头高速旋转的带动下，处于塑性状态的材料环绕搅拌头由前向后转移，同时结合搅拌头对焊缝金属的挤压作用，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。
搅拌摩擦焊的原理如图1.所示，其中搅拌头由特殊形状的搅拌指棒和轴肩组成，轴肩的直径大于特形搅拌指棒的直径，在焊接过程中轴肩与被焊材料的表面紧密接触，防止塑化金属材料的挤出和氧化，同时搅拌轴肩还可以提供部分焊接所需要的搅拌摩擦热，搅拌指棒的形状比较特殊，焊接过程中搅拌指棒要旋转着插入被焊材料的结合界面处，并且沿着待焊界面向前移动，对于对接焊缝，搅拌指棒的插入深度一般要略小于被焊材料的厚度。
图 1. 搅拌摩擦焊原理示意图搅拌摩擦焊要求的特殊形状的搅拌指棒一般要用具有良好耐高温力学和物理特性的抗磨损材料制造，对于铝合金等轻型合金材料，在焊接过程中搅拌头的磨损程度很小；焊接过程中，搅拌头对焊接区域的材料具有向下挤压和侧向挤压的倾向，所以被焊工件要夹装背垫和夹紧固定，以便承受搅拌头施加的轴向力纵向力（沿着焊接方向）以及侧向力。
经过研究，在对接接头中，由于焊接方法的优越性，搅拌摩擦焊对焊接接头形状、清洁度以及接头装配间隙均有较大的工艺裕度；如搅拌摩擦焊对接焊时在接头间隙为厚度10%的条件下，可以得到优良的焊接焊头。
《3003铝合金搅拌摩擦焊组织与性能研究》篇一一、引言随着航空、航天及高速铁路等行业的快速发展，对轻质、高强度的金属材料需求日益增长。
3003铝合金作为一种常用的轻质合金材料，因其优良的塑形、抗腐蚀性能而受到广泛关注。
而搅拌摩擦焊作为一种新型的焊接技术，以其焊接质量高、工艺灵活性强等特点在金属材料加工领域得到了广泛应用。
本文旨在研究3003铝合金搅拌摩擦焊的组织与性能，为该技术的进一步应用提供理论支持。
二、实验材料与方法1. 材料准备实验所使用的材料为3003铝合金板，其厚度为XX毫米。
在焊前进行必要的表面处理，确保焊接质量。
2. 搅拌摩擦焊工艺采用先进的搅拌摩擦焊设备进行焊接，控制焊接过程中的转速、进给速度等参数，确保焊接质量。
3. 实验方法通过金相显微镜、扫描电镜等手段观察焊接接头的组织结构；利用硬度计、拉伸试验机等设备分析接头的力学性能。
三、搅拌摩擦焊的组织研究1. 焊缝形貌观察通过金相显微镜观察焊缝的形貌，发现焊缝区域分为热影响区、热力影响区及搅拌针作用区。
各区域的组织结构有明显差异。
2. 焊缝组织分析利用扫描电镜对焊缝组织进行观察分析，发现焊缝区域的组织结构由焊核区、热力影响区及基体区组成。
其中焊核区组织均匀致密，热力影响区出现了一定的晶粒细化现象。
四、性能研究1. 硬度分析通过硬度计测量发现，搅拌摩擦焊后的接头硬度分布均匀，无明显硬度降低区域。
与基体相比，焊核区的硬度略有提高。
2. 拉伸性能测试通过拉伸试验机对焊接接头进行拉伸测试，发现接头的抗拉强度和延伸率均达到或接近基体的水平，表明搅拌摩擦焊技术能够有效提高3003铝合金的连接强度。
五、结论通过对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. 搅拌摩擦焊技术能够有效地将3003铝合金连接在一起，形成均匀致密的焊缝结构。
2. 焊缝区域的组织结构由焊核区、热力影响区和基体区组成，其中焊核区组织均匀致密，热力影响区出现晶粒细化现象。
搅拌摩擦焊搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding ，简称FSW ）是由英国焊接研究所于1991年提出的一种固态连[1]接方法。
与传统的熔化焊接方法相比较，搅拌摩擦焊具有晶粒细小、力学性能良好、焊接时不需使用保护气体、焊接后残余应力和变形小等优[2]点。
搅拌摩擦焊自提出以来，引起了各国学者和研究机构的广泛重视，成为了国内外的研究热点。
经过十几年的发展，搅拌摩擦焊这种新型固相焊接方法已经从技术研究层面迈向高层次的工程化和工业化应用阶段，成为铝及铝合金首选的连接工艺。
目前，搅拌摩擦焊在航空航天工业、造船业、汽车业等工业领域有了广泛的应用。
近年来，国内轨道车辆制造技术快速改进，搅拌摩擦焊技术开始用于铝合金车体制造。
搅拌摩擦焊铝合金车体的成功试制，标志着搅拌摩擦焊技术在国内轨道车辆工程化应用的开始。
1、搅拌摩擦焊工艺及接头组织性能特点1.1 搅拌摩擦焊焊接工艺过程[3]搅拌摩擦焊的焊接工艺如图1-1所示。
置于垫板上的对接工件通过夹具夹紧，以防止对接接头在焊接过程中松开。
一个带有特型焊针的搅拌焊头旋转并缓慢插入两块对接板材之间的焊缝处。
焊针的长度接近焊缝的深度，当旋转的焊针接触工件表面时，与工件表面快速摩擦产生的摩擦热使接触点材料的温度升高，强度降低。
焊针在外力作用下不断顶锻和挤压接缝两边的材料，直至轴肩紧密接触工1-接缝；2-搅拌头前沿；3-前进侧；4-母材；5-搅拌针；6-搅拌头后沿；7-焊缝；8-搅拌头旋转方向；9-后退侧图1-1 搅拌摩擦焊焊接工艺过程件表面为止。
这时，由旋转轴肩和焊针产生的摩擦热在轴肩下面和焊针周围形成大量的塑化层。
当工件相对焊针移动或焊针相对工件移动时，在焊针侧面和旋转方向上产生的机械搅拌和顶锻作用下，焊针的前表面把塑化的材料移送到焊针后表面。
这样，焊针沿着接缝前进时，搅拌焊头前头的对接接头表面被摩擦加热至轴向压力 前进方向12 3 4 56789超塑性状态。
结果，焊针摩擦接缝，破碎氧化膜，搅拌焊头后方的磨碎材料。
毕业设计说明书 题目： 铝合金的搅拌摩擦焊
姓 名： 学 号： 指导老师:
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摘要 铝及铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，铝合金具有良好的耐蚀性、较高的比强度和导热性以及在低温下能保持良好力学性能等特点，在航空航天、汽车、电工、化工、交通运输、国防等工业部门被广泛地应用。随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展，同时焊接技术的发展又拓展了铝合金的应用领域，因此铝合金的焊接技术正成为研究的热点之一。
英国焊接研究所(The Welding Institute)发明的搅拌摩擦焊为轻金属材料的连接提供了新的方法和途径。自从搅拌摩擦焊摩擦焊发明以来搅拌摩擦焊技术得到广泛的关注和深入的研究。特别是针对铝合金材料，世界范围的研究机构学校以及大公司都对此进行了深入细致的研究和工程应用开发并且在诸多工业制领域得到了成功应用。 本文详细介绍了搅拌摩擦焊原理特点并且针对铝合金的搅拌摩擦焊特点性能以及工业应用作了详细的阐述同时对搅拌摩擦焊在中国市场的发展和应用作了简略介绍和预测。 关键词：铝及铝合金 搅拌摩擦焊 焊接方法 焊接特点 Abstract Aluminum and aluminum alloy is a kind of nonferrous metal structure material widely used in industry, aluminum alloy has high corrosion resistance, good strength and thermal conductivity as well as in the low temperature can keep good mechanical properties and other characteristics, in the aerospace, automotive, electrical, chemical, transportation, national defense and other industrial sectors are widely used. In recent years with the rapid development of science and technology and industrial economy, structure of the growing demand for aluminum alloy welding, so the aluminum alloy welding research also further. Aluminum alloy is widely used to promote the development of welding technology of aluminum alloy, the welding technology development and expanding the application field of aluminum alloy, so the aluminum alloy welding technology is becoming one of the hot research topics.
British Welding Research Institute (The Welding Institute) the invention of the friction stir welding for light metal materials is connected and provided a new approach to. Since the invention of the friction stir welding friction welding, friction stir widely attention and deeply research get welding technology. Especially for aluminum alloy material, worldwide research schools and large companies have conducted in-depth study and engineering application and has been successfully applied in many industrial fields. This paper introduces the principle and the characteristics of friction welding and stirring in aluminum alloy friction stir welding properties and industrial applications are described in detail the development and application of friction stir welding in the Chinese market are briefly introduced and predicted.
Keywords: Aluminium and aluminium alloy Friction stir welding
Welding
process Welding characteristics 目录 摘要……………………………………………………………………………… 1 英文摘要…………………………………………………………………………… 2 第一章 铝的特点……………………………………………………………… 4 1.铝的焊接特点…………………………………………………………………4 2.铝及铝合金的焊接方法………………………………………………………5 第二章 搅拌摩擦焊接……………………………………………………………7 1. 搅拌摩擦焊接原理…………………………………………………………8 2. 搅拌摩擦焊接方法…………………………………………………………8 3. 搅拌头与搅拌摩擦焊设备…………………………………………………9 4. 搅拌摩擦焊特点……………………………………………………………11 第三章 铝合金的搅拌摩擦焊…………………………………………………14 1.铝合金的搅拌摩擦焊接工艺……………………………………………14 2.铝合金常用焊接规范………………………………………………………19 3.铝合金搅拌摩擦焊接接头性能…………………………………………20 4.搅拌摩擦焊缺陷及预防方法……………………………………………22 第四章 搅拌摩擦焊的应用及前景……………………………………………25 1.铝合金搅拌摩擦焊的应用现状…………………………………………25 2.铝合金搅拌摩擦焊的发展趋势……………………………………………27 第五章 总结……………………………………………………………………28 参考文献……………………………………………………………………………29 第一章 铝的特点 1、铝的焊接特点 (1)铝在空气中及焊接时极易氧化，生成的氧化铝（Al2O3）熔点高、非常稳定，不易去除。阻碍母材的熔化和熔合，氧化膜的比重大，不易浮出表面， 易生成夹渣、未熔合、未焊透等缺欠。铝材的表面氧化膜和吸附大量的水分，易使焊缝产生气孔。焊接前应采用化学或机械方法进行严格表面清理，清除其表面氧化 膜。在焊接过程加强保护，防止其氧化。钨极氩弧焊时，选用交流电源，通过“阴极清理”作用，去除氧化膜。气焊时，采用去除氧化膜的焊剂。在厚板焊接时，可 加大焊接热量，例如，氦弧热量大，利用氦气或氩氦混合气体保护，或者采用大规范的熔化极气体保护焊，在直流正接情况下，可不需要“阴极清理”。 （2）铝的热导率和比热容均约为碳素钢和低合金钢的两倍多。铝的热导率则是奥氏体不锈钢的十几倍。在焊接过程中，大量的热量能被迅速传导到基体金属内 部，因而焊接铝时，能量除消耗于熔化金属熔池外，还要有更多的热量无谓消耗于金属其他部位，这种无用能量的消耗要比钢的焊接更为显著，为了获得高质量的焊 接接头，应当尽量采用能量集中、功率大的能源，有时也可采用预热等工艺措施。 （3）铝的线膨胀系数约为碳素钢和低合金钢的两倍。铝凝固时的体积收缩率较大，焊件的变形和应力较大，因此，需采取预防焊接变形的措施。铝焊接熔池凝 固时容易产生缩孔、缩松、热裂纹及较高的内应力。生产中可采用调整焊丝成分与焊接工艺的措施防止热裂纹的产生。在耐蚀性允许的情况下，可采用铝硅合金焊丝 焊接除铝镁合金之外的铝合金。在铝硅合金中含硅0.5％时热裂倾向较大，随着硅含量增加，合金结晶温度范围变小，流动性显著提高，收缩率下降，热裂倾向也相应减小。根据生产经验，当含硅5％～6％时可不产生热裂，因而采用SAlSi条(硅含量4．5％～6％)焊丝会有更好的抗裂性。 （4）铝对光、热的反射能力较强，固、液转态时，没有明显的色泽变化，焊接操作时判断难。高温铝强度很低，支撑熔池困难，容易焊穿。 （5）铝在液态能溶解大量的氢，固态几乎不溶解氢。在焊接熔池凝固和快速冷却的过程中，氢来不及溢出，极易形成氢气孔。弧柱气氛中的水分、焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水分，都是焊缝中氢气的重要来源。因此，对氢的来源要严格控制，以防止气孔的形成。 （6）母材基体金属如为变形强化或固溶时效强化时，焊接热会使热影响区的强度下降。 （7） 铝为面心立方晶格，没有同素异构体，加热与冷却过程中没有相变，焊缝晶粒易粗大，不能通过相变来细化晶粒。
2、 铝及铝合金的焊接方法
