适用于机器人焊接的搅拌摩擦焊技术及工艺研究现状
基金项目：轻合金加工科学与技术国防重点学科实验室开放基金（g f ２０１６０１００４）；江西省２０１６年度研究生创新专项资金（YC ２０１６-S ３４５）
张昊：男，１９９０年生，硕士研究生，主要从事搅拌摩擦焊的研究 E -mail ：zhac ３２５７＠１６３.com 黄永德：通信作者，男，博士，副教授，主要从事搅拌摩擦焊工艺及设备方面的研究 E -mail ：huangydhm ＠nchu ．edu ．cn 适用于机器人焊接的搅拌摩擦焊技术及工艺研究现状
张 昊１，黄永德１，郭 跃２，陆青松３
（１ 南昌航空大学航空制造工程学院，轻合金加工科学与技术国防重点学科实验室，南昌３３００６３；
２ 昆山华恒焊接股份有限公司，昆山２１５３００；３ 浙江银轮机械股份有限公司，台州３１７２００）
摘要 集绿色化与智能化于一体的机器人搅拌摩擦焊技术具有极高的焊接柔性，在工业生产中受到广泛重视与应用。从减小搅拌摩擦焊接过程中的轴向力方面入手，对一些低轴向力且适用于机器人搅拌摩擦焊的技术方法进行了综述，同时，对能够进一步降低搅拌摩擦焊过程中轴向力的搅拌摩擦焊工艺进行了分析，并对机器人搅拌摩擦焊的发展进行了展望，以期拓宽机器人搅拌摩擦焊的应用范围。
关键词 机器人搅拌摩擦焊 柔性 工艺 现状
中图分类号：TG ４７ 文献标识码：A ＤＯＩ：
１０.１１８９６／j ．issn .１００５-０２３X .２０１８.０１.０１６ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌａｎｄＰｒｏｃｅｓｓＡｄｖａｎｃｅｓｉｎＲｏｂｏｔｉｃＦｒｉｃｔｉｏｎＳｔｉｒＷｅｌｄｉｎｇ
ZHANG Hao １，HU ANG Yongde １，GUO Yue ２，LU Qingsong ３
（１ National Defense Key Disciplines Laboratory of Light Alloy Processing Science and Technology ，School of Aeronautical Manufacturing Engineering ，Nanchang Hangkong University ，Nanchang ３３００６３；２ Kunshan Huaheng Welding Co ．，Ltd ．，Kunshan ２１５３００；３ Zhejiang Yinlun Machinery Co ．，Ltd ．，Taizhou ３１７２００）Ａｂｓｔｒａｃｔ The technology of robot friction stir welding with high welding flexibility ，featured as green manufacturing and intellectualization ，has been widely noticed and used in industrial production ．In this paper ，to broaden the scope of robotic friction stir welding ，with the concern on reducing the axial force of friction stir welding process ，some technical methods with low axial force and being applicable to the robotic friction stir welding are summarized ．Moreover ，the friction stir welding processes ，w hich can
further reduced the axial force ，are analyzed ，and the development prospects of robotic friction stir welding are proposed ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ robotic friction stir welding ，flexibility ，p rocesses ，p resent situation ０ 引言
搅拌摩擦焊（Friction stir w elding ，FSW ）是一项新兴的
固相连接技术，因其优异的焊接性能以及低成本、绿色环保
的优势，而被广泛应用于高端装备制造业［１-２］。高端装备制
造业对曲面结构件的焊接需求越来越多，而龙门式和台式等
常规搅拌摩擦焊装备只能进行平面二维焊接，焊接柔性差，
无法实现高柔性焊接，为了顺应绿色化、智能化、轻量化的发
展趋势，将搅拌摩擦焊技术与工业机器人的特点相结合，催
生了机器人搅拌摩擦焊技术。机器人搅拌摩擦焊的作业柔
性高，已成为高精尖产品制造的关键。例如，机器人搅拌摩
擦焊可以进行飞机曲面机身及机翼的焊接与修复，大幅提高
航空装备的质量与延长其使用寿命；可以进行复杂曲面汽车
车身制造和新能源汽车电池托盘的生产制造，极大地促进了
汽车行业自动化生产进程；在电子电力行业，机器人搅拌摩
擦焊被应用于冷却板、散热器、电机和电池壳体的高质高效
生产。机器人搅拌摩擦焊具有批量化、柔性化、自动化生产
制造的极大优势，其市场需求巨大。目前，机器人搅拌摩擦
焊已经成为焊接领域的重要发展方向［３-４］。机器人搅拌摩擦焊系统通常采用串联关节型机器人，因为其灵活性好、自由度高、成本低廉，非常适于进行三维焊接［５］。串联关节型机器人搅拌摩擦焊系统由机械臂、传动轴、伺服电机、变速箱以及机头部位的FSW 模块等组成，其结构如图１所示。与空载运行状态的机器人不同，FSW 机器人机头部位时刻与焊接工件相接触，并产生相互作用力
，为图１ 串联关节型机器人搅拌摩擦焊系统［６］Fig ．１ Friction stir welding robot system with articulated arm ［６］·８２１·材料导报A ：综述篇 ２０１８年１月（A ）第３２卷第１期
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