搅拌摩擦焊参数影响

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。

铝合金搅拌摩擦焊插入工艺参数对轴向力和扭矩的影响曹丽杰;潘荣秀;郑钟盛【摘要】搅拌摩擦焊接(FSW)插入阶段获得的轴向下压力和旋转扭矩是衡量FSW 焊机静态性能的重要指标.为了降低插入尾部阶段的轴向下压力和扭矩,对6013铝合插入阶段工艺参数和产生的轴向力及扭矩之间的关系进行了试验研究,插入阶段最大轴向力和最大扭矩几乎同时出现在插入的尾段,保证探头旋转速度Rp不变、减小插入速度vp、保证vp不变、增加Rp,可以降低最大轴向力Pemax和最大扭矩Csansx.工艺参数通过插入过程的热输入能量影响工件的温度、状态,从而影响Pzmax和Czmax.【期刊名称】《轻合金加工技术》【年(卷),期】2011(039)010【总页数】5页(P55-58,62)【关键词】搅拌摩擦焊;铝合金;插入阶段;工艺参数;轴向力;扭矩【作者】曹丽杰;潘荣秀;郑钟盛【作者单位】上海工程技术大学机械工程学院,上海201620;上海工程技术大学机械工程学院,上海201620;上海工程技术大学机械工程学院,上海201620【正文语种】中文【中图分类】TG453搅拌摩擦焊接(friction stir welding)是一种利用高速旋转的搅拌探头与工件摩擦产生的热量使被焊材料局部塑化的固相焊接技术。

它主要用于高强铝合金等难以熔焊材料的焊接。

由于是固相连接技术，焊接温度较低，实现焊接的热输入仅为MIG焊的20%，可节约能源。

同时，不需要填充焊接材料，焊缝附近的残余变形和焊接残余应力较小，接头力学性能优良［1］。

搅拌摩擦焊接过程包括插入、焊接、拔出三个阶段。

插入阶段工艺参数是衡量FSW焊机静态性能的重要标准，一方面工具在插入阶段经受了一定程度的磨损;另一方面，工具和材料之间存在热-机械作用，因此插入阶段具有较高的轴向下压力和扭矩，这就要求FSW焊机应具有一定的承载能力和刚度。

分析插入阶段工艺参数和机械作用结果之间的内在关系，有助于减小这一阶段传递到FSW焊机的力和扭矩，对灵活选择FSW焊机，提高焊接质量具有重要的意义。

金属由后退侧向前进侧流动；在厚
搭接接头的承载部位主要在搭 性能结果如表１所示。
度方向上，前进侧方向下板金属向上 接界面上，因此搭接界面成形的好坏
不同搅拌针长度焊接得到的搭
流动进入上板，与母材形成明显的分 直接影响着接头性能。界面畸变的 接接头横截面的宏观形貌如图５所
存在减小了焊 示。对比各图可以看出宏观形貌中
型，试样就会沿 搭接面撕裂（除 去未焊合所造 成的原因）；如 果界面畸变作 为主要失效类 型，试样则会沿
焊接形式对界面成形的影响
通常条件下，焊接形式为单道焊 接，则焊缝前进侧和后退侧分布明 显，因而不同区域的界面成形情况只 能通过搅拌头形貌或焊接条件的改 变而改变。但是改变焊接形式也可 以改变搭接接头的界面成形情况。 图７显示了不同焊接条件下的焊缝 表面成形情况。由图可知在单道焊 情况下，焊缝表面成形较为粗糙，且 有凸起的固态颗粒分布，而焊缝表面 由于热输入的关系形成了焊接花纹， 如图７（ａ）所示。而在原焊缝上进行 重叠二次焊接时，由于下压量增大 （见表２），而且材料表面包铝层已经 被第一道焊缝破坏，因此二次焊接焊 缝成形非常光滑。图７（ｃ）表示的也 是在原焊缝上进行二次焊接，但焊接 中心间距为２ｒａｍ，与图７（ｂ）相似， 二次焊焊缝表面成形光滑。
双焊缝，焊缝后退侧相对。 间隔２ｒａｍ
１０．８３
０．２９０
第二道焊缝的前进侧
样的拉伸剪切力比
Ａ试样要低１．５ｋＮ，
这主要由于二次焊
接使得焊缝热输入
过大，从而导致焊缝
晶粒粗大，热影响区
不稳定所致。Ｃ试
样与Ｂ试样相似，
但由于两条焊缝有
２ｍｍ的间距，从而
增大了搭接面积，因
此拉伸剪切力要比
Ｂ试样高ｌｋＮ左右。

搅拌摩擦焊模拟未焊透
搅拌摩擦焊是一种常见的金属连接工艺，通过搅拌和摩擦产生的热量将金属材料熔化并连接在一起。

然而，有时候在进行搅拌摩擦焊时，可能会出现未焊透的情况，即焊接并未完全穿透金属材料，导致焊接质量不达标。

本文将探讨搅拌摩擦焊模拟未焊透的原因和解决方法。

造成搅拌摩擦焊未焊透的原因可能有多种。

一般来说，未焊透可能是由于焊接参数设置不当导致的。

例如，焊接速度过快或过慢、摩擦热量不足、搅拌头设计不合理等因素都可能影响焊接质量。

此外，金属材料的性质也会对焊接结果产生影响，比如金属的导热性能、塑性变形能力等。

针对搅拌摩擦焊未焊透的问题，可以采取一些解决方法。

首先，可以通过调整焊接参数来优化焊接过程，比如调整焊接速度、摩擦热量等参数，以确保金属材料能够完全熔化并连接在一起。

其次，可以对搅拌头进行优化设计，提高搅拌效果，确保焊接质量。

此外，还可以选择合适的金属材料进行焊接，以提高焊接的成功率。

在实际应用中，搅拌摩擦焊模拟未焊透的情况并不罕见，因此需要工程师和技术人员在进行焊接时要格外注意，确保焊接质量符合要求。

通过合理调整焊接参数、优化搅拌头设计、选择合适的金属材料等措施，可以有效避免焊接未焊透的问题，提高焊接质量和效率。

总的来说，搅拌摩擦焊是一种高效的金属连接工艺，但在实际应用中可能会出现未焊透的情况。

通过深入分析未焊透的原因，并采取相应的解决方法，可以有效提高焊接质量，确保焊接连接牢固可靠。

希望本文对搅拌摩擦焊未焊透问题的解决提供一定的参考和帮助。