世界级先进焊接技术——双轴肩搅拌摩擦焊技术

目前最先进的焊接工艺 搅拌摩擦焊

目前最先进的焊接工艺，搅拌摩擦焊，你知道原理吗 搅拌摩擦焊是由英国焊接技术研究所于1991年发明的新型焊接技术，其原理如下图所示。 一根安装在主轴上的形状为蜗杆形式的搅拌针在一定压力下被插入焊缝位置，搅拌针的长度一般要比焊缝深度略浅，以此来保证主轴的轴肩能紧贴被焊接的工件表面。当工件与搅拌针和轴肩摩擦生热，焊缝附近的材料会因受热产生严重的塑性变形，但是，并不是熔化，只是成为一种“半流体”的状态，随着主轴带动搅拌针沿着焊缝的走向进给，搅拌针不断把已经处于“半流体”状态的材料搅拌到身后，当主轴离开后，这些材料将冷却固化，从而形成一条稳定的焊缝。

大家都知道，以铝合金和镁合金为代表的轻质合金是航空航天器的主要结构材料之一。然而这些轻质合金的可焊性都非常差，传统的各种熔焊工艺都无法从根本上杜绝热裂纹、气孔和夹渣等这些焊接缺陷的产生，需要靠操作者具有非常高超的技术和工艺才能保证焊接质量。并且，熔焊的高温会产生大量热量和有毒的烟气，这对操作者的身体健康也造成了很大的威胁。而搅拌摩擦焊的出现从根本上解决了这一系列问题。 其次，相较于传统熔焊工艺在焊缝附近形成重新铸造形态，搅拌摩擦焊由于主轴会给被焊接的工件部位施加一个很大的压力，所以在焊缝附近得到的是锻造形态，这种锻造形态组织比铸造形态组织致密得多，因而焊接后零件的机械性能也比传统熔焊工艺做出来的好得多。 而搅拌摩擦焊最大的优势体现在其本质是把机械能转化成焊接所需要的热能，所以可以用特定的公式相当准确的计算出焊接热及其引发的工件热变形的量，从而为事前的补偿和事后的纠正提供了几乎不依赖操作者经验的定量的依据，这是任何一种传统焊接工艺都望尘莫及的。

焊接技术现状及展望

浅析我国焊接技术的现状与未来发展 【摘要】在我国制造业发展的过程中，焊接技术是人们常用的加工工艺。本文通过对我国现阶段焊接技术的发展现状进行简要的介绍，阐述了我国焊接技术的未来发展趋势，以供相关人士参考。 【关键词】焊接技术；材料；发展现状；发展趋势 随着科学技术的不断发展，焊接技术也在进行不断的创新和发展，这不仅有利于我国社会经济建设，还有效的促进了我国现代制造业的发展。目前，人们为了推动缓解制造技术的创新和发展，也将许多先进的科学技术和科学理念应用到其中。下面我们就对我国焊接技术的现状和未来发展趋势进行介绍。 一、我国当前焊接技术的发展现状 目前，在我国社会经济发展的过程中，人们对生活水平的要求也越来越高，而钢结构材料作为我国城市建设、社会发展的基础材料之一，人们对其材料性能的要求也在逐渐的提高，因此我们在对其进行相关的加工处理施工的时候，人们就对焊接技术进行严格的要求，从而使其焊接技术的加工处理效果满足工程设计的相关要求。而随着电子信息化时代的到来，人们也将许多先进的科学技术应用到了焊接加工技术当中，从而实现了焊接技术的自动化。这不仅有效的加快了焊接施工的工作效率，还大幅的提高了焊接的质量。目前，我们也已经将焊接技术应用到各个行业当中，并且还充分的利用了计算机技术和防治设计受到，来对焊接过程中产生的应力变形进行相关的控制。如今，在我国焊接技术创新发展的过程中，人们已经开始全面的对焊接介绍的内容展开了全面的分析，进而有利于我国焊接技术的发展。 二、当前我国焊接学科研究成就及进展 1.高品质焊接材料的生产与应用 钢铁生产技术的产生和发展都和焊接技术有着密切的关系，人们可以通过焊接来对钢铁材料的性能进行全面的提高。但是，在对其进行焊接施工处理的过程中，施工人员没有严格的按照工程施工的相关标准来对其进行焊接处理，使其自身结构的平衡性结晶组织出现问题，那么这就对钢铁焊接材料的品质有着一定的影响。为此要实现高品质焊接材料的生产，施工人员就要结合相关的焊接要求，来对其焊接材料、金属质量以及纯度等各个方面进行严格的控制，尽可能的避免人们在对金属材料进行焊接加工处理的过程中出现问题。而随着科学技术的不断进步，人们也将焊接技术应用到了复合合金材料的加工制作当中，这就给我国焊接技术带来了新的发展空间和挑战。目前，人们在对金属材料进行焊接加工的过程中，药芯焊丝技术在其中有着十分重要的作用，因此在对其焊接施工前，施工人员就要对其进行严格的要求。不过，和国外发达国家相比，我国在药芯焊丝的生产技术上还存在着一定的缺陷，为此我们在对高品质焊接材料进行生产和应用的过程中，我们还要向发达国家的生产制造工艺多的学习。 2.对无铅连接材料及无铅可靠性技术与标准的突破 随着科学技术的不断发展，人们也将焊接施工技术应用到了电子电气产品的加工生产当中。但是，由于多数电子电气产品中都含铅以及其他的有毒有害物质，这对周围的生态环境有着极其严重的影响。因此，我们电子工业发展的过程中，就开始对无铅连接材料进行研究开发。近年来，人们在对无铅连接材料进行研究的过程中，也将许多的先进的科学技术应用的其中，从而通过多种科学技术的有机结合，来使得无铅连接材料的整体性能进行有效的提高，而且人们还可以在其中添加适量的微量元素，来改善无铅连接材料的物理性能，使其可靠性得到明显的增强。目前，我国在无铅连接材料研发试验中，对其无铅绿色电气电子产品的开发以

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焊接技术发展趋势 2007-10-20 焊接技术的发展水平，是一个国家机械制造和科学技术发展水平的标志之一。目前焊接技术的发展趋势具有如下特点： ⑴随着新的焊接材料和结构的不断出现，需要开发新的焊接工艺方法。 ⑵改进常用的普通焊接工艺方法，提高焊接过程机械化、自动化水平，提高焊接质量和生产率。 ⑶采用电子计算机控制焊接过程，大力推广焊接机器人、焊接中心。 ⑷发展专用成套焊接设备。 下面介绍部分成熟的焊接新技术： 一、超声波焊接 【超声波焊接】是指利用超声波的高频振荡能对工件接头进行局部加热和表面清理，然后施加压力实现焊接的一种压焊方法。进行超声波焊接时，焊件表面无变形，表面不需严格清理，焊接质量高。超声波焊接适合于焊接厚度小于0.5mm 的工件。目前广泛应用于无线电、仪表、精密机械及航空工业等部门。 二、爆炸焊 【爆炸焊】是利用炸药爆炸产生的冲击力造成工件的迅速碰撞，实现连接工件的一种压焊方法。爆炸焊的质量较高、工艺操作简单，爆炸焊主要用GF 生产复合材料。美国“阿波罗”登月宇宙飞船的燃料箱用钛板制成，它与不锈钢管的联结采用了爆炸焊方法。 三、等离子弧焊 【等离子弧焊】是借助水冷喷嘴对电弧的拘束作用，获得较高能量密度的等离子弧进行焊接的方法。等离子弧能量易于控制，能量密度大，穿透能力强，焊接质量高，生产率高，焊缝深宽比大。但其焊炬结构复杂，对控制系统要求较高，等离子弧焊广泛用于航空航天等尖端技术所用的铜合金、钛合金、合金钢等金属的焊接。 四、扩散焊 【扩散焊】是指将工件在高温下加压，但不产生可见变形和相对移动的固态焊接方法。扩散焊的特点是焊接接头质量高，焊件变形小，它能焊接同种和异种金属材料，特别是不适于熔焊的材料，还可用于金属与非金属间的焊接，能用小件拼成力学性能均一和形状复杂的大件，以代替整体锻造和机械加工。 五、激光焊 【激光焊】是指以聚焦的激光束轰击焊件所产生的热量进行焊接的方法。其特点是：能量密度高，焊接速度快；焊缝可极为窄小，变形很小；灵活性较大，并可实现一般焊接方法难以接近的接头或无法安置的接焊点及远距离焊接，多用于仪器、微电子工业中超小型元件及空间技术中特种材料的焊接。此外，激光还可以 E 用来切割各种金属与非金属材料。 六、磁力脉冲焊 【磁力脉冲焊】是指依靠被焊工件之间脉冲磁场相互作用而产生冲击的结果来实现金属之间连接的焊接方法，其工作原理与爆炸焊相似，适合于焊接薄壁管材和异种金属。 七、电子束焊 【电子束焊】是指利用加速和聚焦的电子束轰击置于真空或非真空中的焊件所产生的热能进行焊接的方法。其焊接特点是：能量利用率高，速度快，焊缝窄而深，焊接变形很小，焊缝金属纯净，焊接质量很高，但焊接设备复杂、造价高、使用与维护要求技术高。在原子能、航空航天等尖端技术部门应用日益广泛。

2A14铝合金双轴肩搅拌摩擦焊工艺研究

[新设备·新材料·新方法]DOI :10.3969/j .issn .1005-2895.2018.02.012 收稿日期:2017-11-30;修回日期:2018-02-25 基金项目:国家自然科学基金项目(51305254);上海市教委科研创新项目(13YZ 108)。 第一作者简介:赵汉文(1991),男,江苏连云港人,硕士研究生,主要研究方向为精密制造和数控技术。E -mail :2364382025@qq .com ２Ａ１４铝合金双轴肩搅拌摩擦焊工艺研究 赵汉文1,张立强1,李宇昊2 (1.上海工程技术大学机械工程学院,上海 201620;2.上海拓璞数控科技股份有限公司,上海 201111)摘 要:为了获得性能良好的焊接接头,对厚为5mm 的2A 14-T 6铝合金进行双轴肩搅拌摩擦焊(bobbin tool friction stir welding ,BT -FSW )工艺研究。采用一种特殊设计的搅拌头,通过正交试验方法,对2A 14铝合金进行BT -FSW 焊接试验;利用光学显微镜和电子万能试验机分析不同焊接参数下焊缝的组织形态和力学性能,得出优化后的工艺试验窗口。研 究表明:BT -FSW 焊缝组织特征与常规FSW 明显不同,呈“哑铃型”,随着焊速的增加,抗拉强度与延伸率先增加后降低, 最大的抗拉强度在焊速为250mm /min 时获得,其抗拉强度约为239MPa ,达到了母材强度的54%,延伸率仅为3.2%,接 头断在有细微裂纹的地方。这项研究表明此工艺试验方案是切实可行的。 关 键 词:焊接技术;双轴肩;搅拌摩擦焊;焊接试验;力学性能检测 中图分类号:TG 453 文献标志码:A 文章编号:1005-2895(2018)02-0065-04ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＰｒｏｃｅｓｓｏｆＢｏｂｂｉｎＴｏｏｌＦｒｉｃｔｉｏｎＳｔｉｒＷｅｌｄｉｎｇｆｏｒ２Ａ１４ＡｌｕｍｉｎｕｍＡｌｌｏｙ ZHAO Hanwen 1,ZHANG Liqiang 1,LI Yuhao 2 (1.School of Mechanical Engineering ,Shanghai University of Engineering Science ,Shanghai 201620,China ; 2.Shanghai Top Numerical Control Technology Co .,Ltd .,Shanghai 201111,China )Ａｂｓｔｒａｃｔ:The research on process of bobbin tool friction stir welding for 5mm thick 2A 14-T 6aluminum alloy was conducted to obtain better performance of the welded joints .A special designed stir heads were adopted ,and Bobbin tool friction stir welding tests of 2A 14aluminum alloy were carried out by orthogonal test .Effect of different welding parameters on texture and mechanical properties of the welded joint was analyzed by using optical microscope and electronic universal testing machine to achieve the optimized process .Research shows that the macrostructure of BT -FSW is obviously different from that of conventional FSW ,which is "dumbbell -shaped ".With the increase of welding speed ,the tensile strength and elongation first increase and then decrease .When the welding speed is 250mm /min ,the maximum tensile strength is obtained .The tensile strength is about 239MPa ,which reaches 54%of that of the base metal ,and the elongation is only 3.2%.The joints are broken in the presence of microcracks .This shows that the scheme of process test is feasible .Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:welding technology ;bobbin tool ;FSW (friction stir welding );welding test ;mechanical properties testing 随着科技的飞速发展,铝合金被广泛应用[1]的同 时对其焊接性能研究也随之深入。双轴肩搅拌摩擦焊 (bobbin tool friction stir welding ,BT -FSW )是搅拌摩擦 焊(friction stir welding ,FSW )技术发展史上一个里程 碑,具备较高的研究及应用价值。与常规FSW 相比, BT -FSW 技术可以同时焊接试件上、下表面,既提高了焊接速度,又消除了未焊透等焊接缺陷;用下轴肩替代原有的刚性垫板,既简化了工装,又降低了焊接过程中的顶锻力,增强了对焊接工况的适应性[2-3]。搅拌头的设计决定着BT -FSW 接头质量的好坏。 第36卷第2期 2018年4月 轻工机械ＬｉｇｈｔＩｎｄｕｓｔｒｙＭａｃｈｉｎｅｒｙ Vol .36No .2Apr .2018 万方数据

焊接技术发展趋势.doc

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焊接技术发展趋势 2007-10-20 焊接技术的发展水平，是一个国家机械制造和科学技术发展水平的标志之一。目前焊接技术的发展趋势具有如下特点： ⑴随着新的焊接材料和结构的不断出现，需要开发新的焊接工艺方法。 ⑵改进常用的普通焊接工艺方法，提高焊接过程机械化、自动化水平，提高焊接质量和生产率。 ⑶采用电子计算机控制焊接过程，大力推广焊接机器人、焊接中心。 ⑷发展专用成套焊接设备。 下面介绍部分成熟的焊接新技术： 一、超声波焊接 【超声波焊接】是指利用超声波的高频振荡能对工件接头进行局部加热和表面清理，然后施加压力实现焊接的一种压焊方法。进行超声波焊接时，焊件表面无变形，表面不需严格清理，焊接质量高。超声波焊接适合于焊接厚度小于0.5mm 的工件。目前广泛应用于无线电、仪表、

精密机械及航空工业等部门。 二、爆炸焊 【爆炸焊】是利用炸药爆炸产生的冲击力造成工件的迅速碰撞，实现连接工件的一种压焊方法。爆炸焊的质量较高、工艺操作简单，爆炸焊主要用GF 生产复合材料。美国“阿波罗”登月宇宙飞船的燃料箱用钛板制成，它与不锈钢管的联结采用了爆炸焊方法。 三、等离子弧焊 【等离子弧焊】是借助水冷喷嘴对电弧的拘束作用，获得较高能量密度的等离子弧进行焊接的方法。等离子弧能量易于控制，能量密度大，穿透能力强，焊接质量高，生产率高，焊缝深宽比大。但其焊炬结构复杂，对控制系统要求较高，等离子弧焊广泛用于航空航天等尖端技术所用的铜合金、钛合金、合金钢等金属的焊接。 四、扩散焊 【扩散焊】是指将工件在高温下加压，但不产生可见变形和相对移动的固态焊接方法。扩散焊的特点是焊接接头质量高，焊件变形小，它能焊接同种和异种金属材料，特别是不适于熔焊的材料，还可用于金属与非金属间的焊接，能用

现代焊接技术发展的现状及前景

现代焊接技术发展的现状及前景 【摘要】焊接作为一门制造技术，在制造业中起着重要作用。没有一种技术能像焊接技术那样被制造商如此普遍地用于金属及合金的高效连接，并在其产品中产生如此多的附加值。 【关键词】现代;焊接技术;发展;现状;前景 目前焊接广泛应用于各种材料的连接，并采用了诸如激光、电子束焊等先进技术，无论是在建筑、桥梁行业，还是在车辆、计算机及医疗机械行业，绝大多数产品离开焊接技术就根本无法制造。特别是有了异种材料和非金属构料的连接技术和在产品形状与设计方面的创新制造方法，焊接技术的未来充满了希望。 1.焊接技术发展的现状 近年来随着制造业的蓬勃发展，提高焊接生产的生产率，保证产品质量，实现焊接生产的自动化和智能化越来越受到焊接生产企业的重视。现代智能控制技术、数字化信息处理技术、图像处理及传感器技术、高性能CPU芯片等现代高新技术的融入，使现代焊接技术取得了长足进步。 1.1焊接工艺高速高效化 以实现高速度、高熔敷率、高质量的焊接工艺为目标，国内外在多牡多弧焊接工艺、多元气体保护焊接工艺、活性化焊接新工艺等方面开展了广泛深入的研究，且取得了显著成效。 在多丝多弧焊接新：工艺方面，日本、瑞士、德国等国公司在多根焊丝配以单个或多个电源方面开展了大量的焊接研究丁作，在提高焊接生产速度和金属熔敷率方面取得了一些实用化的成果。例如日本的藤村告史开发的多丝焊接系统，可用于角焊缝的高速焊接，焊速可以达到1.8m/min。 基于上述思想，伴随着新型的功能强大的数字信息处理DSP的出现，Fronius 公司推出了全数字化焊接电源，随后Panosonic等公司也推出了各自的数宁化焊接电源产品，并相继；进入中国市场。数字化焊接电源实现了柔性化控制和多功能集成，具有控制精度高、系统稳定性好、产品一致性好、功能升级方便等优点。 1.2焊接质量控制智能化技术 焊缝跟踪是保证自动焊接质量的关键。在焊缝自动跟踪方面，采用的技术及获得的成果比较多。在熔滴过渡控制方面，由于焊接电源控制数字化技术的发展及先进电子元件在焊接领域的应用，使得对熔淌控制的研究达到了相当高水平。 1.3焊接生产自动化及智能化技术水平

目前最先进的焊接工艺——搅拌摩擦焊

目前最先进的焊接工艺，搅拌摩擦 焊，你知道原理吗 搅拌摩擦焊是由英国焊接技术研究所于1991年发明的新型焊接技术，其原理如下图所示。 一根安装在主轴上的形状为蜗杆形式的搅拌针在一定压力下被插入焊缝位置，搅拌针的长度一般要比焊缝深度略浅，以此来保证主轴的轴肩能紧贴被焊接的工件表面。当工件与搅拌针和轴肩摩擦生热，焊缝附近的材

料会因受热产生严重的塑性变形，但是，并不是熔化，只是成为一种“半流体”的状态，随着主轴带动搅拌针沿着焊缝的走向进给，搅拌针不断把已经处于“半流体”状态的材料搅拌到身后，当主轴离开后，这些材料将冷却固化，从而形成一条稳定的焊缝。 大家都知道，以铝合金和镁合金为代表的轻质合金是航空航天器的主要结构材料之一。然而这些轻质合金的可焊性都非常差，传统的各种熔焊工艺都无法从根本上杜绝热裂纹、气孔和夹渣等这些焊接缺陷的产生，需要靠操作者具有非常高超的技术和工艺才能保证焊接质量。并且，熔焊的高温会产生大量热量和有毒的烟气，这对操作者的身体健康也造成了很大的威胁。而搅拌摩擦焊的出现从根本上解决了这一系列问题。 其次，相较于传统熔焊工艺在焊缝附近形成重新铸造形态，搅拌摩擦焊由于主轴会给被焊接的工件部位施加一个很大的压力，所以在焊缝附近得到的是锻造形态，这种锻造形态组织比铸造形态组织致密得多，因而焊接后零件的机械性能也比传统熔焊工艺做出来的好得多。 而搅拌摩擦焊最大的优势体现在其本质是把机械能转化成焊接所需要的热能，所以可以用特定的公式相当准确的计算出焊接热及其引发的工件热变形的量，从而为事前的补偿和事后的纠正提供了几乎不依赖操作者经验的定量的依据，这是任何一种传统焊接工艺都望尘莫及的。

电弧焊技术现状及发展方向

电弧焊技术现状及发展方向 学习了焊接导论，感觉对焊接有了初步的了解，并非当初我所想象的那样整天拿着焊枪，戴着面罩的样子，这只是普通的手工焊而已，还有许多的焊接方法，例如气体保护焊、埋弧焊、电弧焊等。 焊接是一种重要的材料加工工艺，它与金属切削加工、压力加工、铸造、热处理等金属加工一起构成的金属加工技术，是现代机器制造业重要的加工技术，它广泛的应用于石油化工、电力、航空航天、海洋工程、核动力工程、微电子技术、桥梁、船舶、潜艇，以及各种金属结构等工业部门，据不完全统计全世界年产量的钢和大量的非铁合金，都是通过焊接而付诸使用的。可以毫不夸大的说，没有现代焊接技术的发展，就不会有现代工业和科学技术的今天，焊接技术的发展水平是衡量一个国家科学技术先进程度的重要标志之一。 一、电弧焊技术现状 焊接是一种重要的材料加工工艺，它与金属切削加工、压力加工、铸造、热处理等金属加工一起构成的金属加工技术，是现代机器制造业重要的加工技术，它广泛的应用于石油化工、电力、航空航天、海洋工程、核动力工程、微电子技术，桥梁、船舶、潜艇，以及各种金属结构等工业部门，据不完全统计全世界年产量的钢和大量的非铁合金，都是通过焊接而付诸使用的。可以毫不夸大的说，没有现代焊接技术的发展，就不会有现代工业和科学技术的今天，焊接技术的发展水平是衡量一个国家科学技术先进程度的重要标志之一。 随着生产的发展和科学技术的进步，焊接已成为—门独立的学科，并广泛应用于宇航、航空、核工业、造船、建筑及机械制造等工业部门，在我国的国民经济发展中，尤其是制造业发展中，焊接技术是一种不可缺少的加工手段。以西气东输工程项目为例，全长约4300公里的输气管道，焊接接头的数量竟达35万个以上，整个管道上焊缝的长度至少1万5千公里。离开焊接，简直无法想象如何完成这样的工程。 (一)电弧焊的优点 1、高效、节能并能够自动调节焊接参数的智能型逆变焊机将逐取代手弧焊和普通晶闸管焊机，而且焊机的操作趋向于简单化、智能化，以符合当今淡化操作技能的趋势。 2、在汽车上、造船、工程机械和航空等领域，适用于不同场合的智能化焊接机器人较为广泛的应用，大幅度提高了焊接质量和生产效率。 3、电弧焊的逐步推广使用，大大的减少了劳动力，提高了生产的效率，促进了经济的发展。 （二）焊接自动化技术 随着数字化技术日益成熟，代表处动地接技术的数字焊机、数字化控制技术业已稳步进入市场。三峡工程、西气东输工程、航天工程、船舶工程等国家大型基础工程，有效地促进了先进焊接特别是焊接自动化技术的发展与进步。汽车及零部件的制造对焊接的自动化程度要求日新月异。我国焊接产业逐步走向“高效、自动化、智能化”。目前我国的焊接自动化率还不足30%，同发达工业国家的80%差距甚远。从20世纪未国家逐渐在各个行业推广自动焊的基础焊接方式

2A14铝合金双轴肩搅拌摩擦焊特征及接头组织性能分析

第36卷第12期2015年12月 焊接学报 TＲANSACTIONS OF THE CHINA WELDING INSTITUTION Vol．36No．12December 2015 收稿日期：2014－03－18 基金项目：国家科技重大专项 “大型薄壁高精度搅拌摩擦焊设备技术研究”资助项目（2010ZX04007- 011）2A14-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊特征 及接头组织性能分析 张会杰，王 敏，张骁，张景宝 （中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室，沈阳110016） 摘 要：成功实现了2A14-T6高强铝合金的双轴肩搅拌摩擦焊，获得了表面成形良好，无内部缺陷的优质接头．试 验发现，在焊缝的焊核内存在一个由上、下轴肩和搅拌针所驱动的材料塑性流动交汇区，该交汇区靠近焊缝下表面．微观分析表明，焊核上部的晶粒尺寸要小于其中部和下部的晶粒尺寸．焊缝各区的块状第二相在焊接中发生了溶解和粗化，导致接头内出现了宽度近乎轴肩直径二倍的软化区；焊缝各层硬度分布接近，没有出现常规搅拌摩擦焊中常见的接头各层异性现象．经拉伸测试证实，双轴肩焊接接头的强度系数达到了71%，拉伸时断在了焊核内的材料流动交汇区处． 关键词：高强铝合金；双轴肩搅拌摩擦焊；焊缝成形；微观组织；力学性能中图分类号：TG 456．9 文献标识码：A 文章编号：0253－360X （2015）12－0065－04 0序言 常规情况下搅拌摩擦焊（friction stir welding ， FSW ）是一种单轴肩的焊接方法，也就是所用焊具仅具有一个轴肩，焊接中该轴肩需对被焊材料施加较大的轴向力来保证焊缝成形，因而需要在工件背部放置刚性垫板，以起到顶锻支撑的作用．这一特征使得传统单轴肩FSW 技术难以应用于中空金属结构或其它具有复杂形状的结构件的连接；其次，常规FSW 工艺容易在焊缝根部产生弱结合缺陷，从而降低了服役结构件的使用可靠性．为了解决常规FSW 技术现有的不足之处，一种被称之为双轴肩FSW 的技术应运而生．与常规FSW 相比，该技术所用焊具具有上、下两个轴肩，下轴肩不仅能够摩擦产热，还能起到常规FSW 中背部垫板的作用，使得焊具具有自支撑的特征．这一特征避免了焊接中刚性垫板的使用，因而该技术能够被用于中空结构件的焊接；而搅拌针对工件的完全贯穿以及下轴肩的摩擦搅拌作用也使该技术彻底消除了常规FSW 中容易出现的根部弱结合缺陷，极大的提高了构件的使用可靠性． 高强铝合金广泛应用于航空、航天等诸多领域，因而国外就高强铝合金的双轴肩FSW 技术已经开展了大量的研究工作，成功实现了2．5和3．5mm 厚 2139，2198，2199铝合金［1］、4mm 厚2024-T3铝合金、8mm 厚2219-T87铝合金、15mm 厚7449铝合金 ［2］ 等材料的双轴肩搅拌摩擦焊．与国外相比国内 目前针对高强铝合金双轴肩FSW 技术的研究还很少，仅有少量关于2219铝合金双轴肩FSW 工艺的研究报道 ［3，4］ ．要促进双轴肩FSW 技术在中国航空 航天制造业的应用，还需开展大量的研究工作． 2A14-T6铝合金是一种铝铜系高强铝合金，具有高强度、高韧性的优点，国内外已将其确定为新一代航天结构材料而加以重点研究．鉴于其重要的航天应用前景，研究这一材料的双轴肩FSW 工艺对于促进中国航天制造业的发展将具有重要意义．目前国内虽然已有关于这一材料单轴肩FSW 的研究报道 ［5］ ，但就其双轴肩FSW 的研究，仍处于探索阶段． 根本原因在于2A14-T6铝合金的强度、硬度高，对其实施双轴肩焊接具有很大的难度．为了攻克这一技术难题，文中选择这一典型高强铝合金为研究对象，对其进行双轴肩FSW 试验研究．通过分析焊缝成形、接头微观组织及力学性能，来阐明2A14-T6铝合金的双轴肩FSW 工艺特征． 1试验方法 试验所用被焊材料为150mm ?75mm ?6mm 尺寸规格的T6态2A14铝合金板，其化学成分和力学性能如表1和表2所示．图1为试验材料的微观

焊接的发展史

焊接技术可以追溯到几千年前的青铜器时代，在人类早期工具制造中，无论是中国还是当时的埃及等文明地区，都能看到焊接技术的雏形。古代的焊接方法主要是铸焊、钎焊和锻焊。中国商朝（公元前1600年—公元前1046年）制造的铁刃铜钺就是铁和铜的铸焊件，其表面铜与铁的熔合线蜿蜒曲折，接合良好。春秋战国时期（公元前770年—公元前221年）曾侯乙墓中的建鼓铜座上的盘龙是分段钎焊连接而成的，与现代软钎料成分相近。战国时期制造的刀剑一般是加热锻焊而成的。据明朝宋应星所着《天工开物》记载：中国古代将铜和铁一起入炉加热，经锻打制造刀、斧；用黄泥或筛细的陈久壁土撒在接口上，分段锻焊大型船锚。在古埃及和地中海地区，公元前1000年人们就已经能够通过搭接的方法制造金盒及铁质工具。到中世纪（约公元476年—公元1453年），早叙利亚大马士革曾用锻焊方法打造兵器。但古代焊接技术长期停留在较原始的水平，使用的热源都是炉火，温度低、能源不集中，无法用于大截面、长焊缝工件的焊件，只能用以制作装饰品、简单的工具和武器。近代真正意义上的焊接技术起源于1880年左右电弧焊方法的问世[6]。表1.1列出了现代焊接史上重要方法和技术的出现时间、发明人及所属国家。 表1.1主要焊接方法的发明时间、发明人及所属国家[6]

注：表中的发明时间以焊接方法首次具有工业实现意义为起点，而非该方法的原理初次被发现。 纵观现代焊接方法和技术发展史，与其工业革命的发展息息相关，可根据方法的起源时间，将其归纳为两个重要的发展阶段。 （1）起源于19世纪70年代的第二次工业革命，这一阶段的重要标志是电力的发展和应用。工业应用最为广泛的电弧焊、电阻焊方法正是起源于这一阶段。虽然目前工业上使用的这两类焊接方法已有了很大进步，但不容置疑的是这一阶段奠定了焊接技术发展的第一块基石。 在1881年的巴黎“首次世界电器展”上，法国Cabot实验室的学生，俄罗斯人NikolaiBenardos在碳极和工件引弧，填充金属棒使其熔化，首次展示了电弧焊的方法。1890年，Benardos用金属棒代替碳棒作为电极并获得专利。但瑞典人OscarKjellberg在使用该方法修理船上的蒸汽锅炉时注意到，焊接金属上到处是气孔和小缝，焊缝不能隔绝空气，根本不可能让焊缝防水。为了改善方法，他发明了涂层焊条，，于1907年6月29日获得专利（瑞典专利号27152），大大改善了焊接质量，是手工电弧焊进入了实用阶段。随后，美国的诺布尔里用电弧电压控制焊条送给速度，制成自动电弧焊机，从而成为焊接机械化、自动化的开端。在电弧焊的基础上，能产生更集中、更炙热能源的等离子焊接也被发明，利用它可以提高焊接速度，减少线能量。在随后的发展中，电弧焊方法得到不断创新和改进。1930年美国的罗宾洛夫发明使用焊丝和焊剂的埋弧焊，焊机机械化得到进一步的发展。20世纪四十年代，在第二次世界大战期间，为适应航空界铝、镁合金的合金钢焊接的需要，钨极和熔化极惰性气体保护焊相继问世。1953年，苏联的Lyubavskii和Novoshilov发明二氧化碳气体保护焊，促进了气体保护焊的应用和发展。随后如混合气体保护焊、药芯焊丝气体保护焊和自保护焊也相继诞生。 首例电阻焊要追溯到1856年。JamesJoule成功用电阻加热法对一捆铜丝进行了熔化焊接。1887年，电阻焊被美国的汤姆森发明，并且应用于薄板的缝焊以及点焊；20世纪20年代由于闪光对焊方法焊接棒材和链条的出现，电阻焊真正进入了实用阶段，。1964年Unimation生产的首批用于电阻点焊的机器人在通用汽车公司使用。

几种新型搅拌摩擦焊技术

48 航空制造技术·2008 年第21 期 搅拌摩擦焊技术自1991年问世 以来就倍受业界瞩目，特别是1996年搅拌摩擦焊被成功应用于宇航结构件的焊接以后，在制造业掀起了技术研究、发展和推广应用的热潮[1-3]。双轴肩自适应搅拌 摩擦焊技术 搅拌摩擦焊作为一种先进的固几种新型搅拌摩擦焊技术 New Types of Friction Stir Welding Technology 大连交通大学 韩文妥 许鸿吉 北京航空制造工程研究所 李 光 董春林 栾国红 经过多年的发展和实践，新型的搅拌摩擦焊技术层出不穷，涉及领域广泛，其中最具代表性和创新性的新型搅拌摩擦焊技术有：双轴肩自适应搅拌摩擦焊技术、复合热源搅拌摩擦焊接技术、动态控制低应力无变形搅拌摩擦焊技术和双头搅拌摩擦焊技术。 韩文妥 大连交通大学与北京航空制造工 程研究所联合培养硕士研究生。从事 搅拌摩擦焊方面的研究。参与项目：“十一五”重点项目“新型精密焊接技术与装备研究”；航空基金重点项目“搅 拌摩擦焊应力与变形规律研究”、“飞机 整体结构件搅拌摩擦焊综合强度性能 基础研究” 等。相连接技术，已经在造船、航空航天、轨道交通等领域获得了广泛的应用。但是在一些特殊的加工过程中需要搅拌摩擦焊设备提供较大的焊接力，同时要求在焊接过程中对待焊 零件进行严格装夹（包括背部的刚性 支撑），这给某些特殊结构形式下实施F S W 造成了困难，如大直径火箭贮箱环缝结构的焊接等。而双轴肩自适应搅拌摩擦焊（Self-Reacting Pin Tool，SRPT）技术成功地解决了上述问题。 1 原理 双轴肩自适应搅拌摩擦焊是通过上下轴肩夹持作用加紧工件， 下轴肩代替了常规搅拌摩擦焊的垫板装置。搅拌针与驱动装置及下轴肩相 连， 这样既可调节加载载荷又可调整下轴肩的位置。且上轴肩与单独的驱动轴相连，这种上下轴肩单独控制的方式使得自适应系统得以实现，并且使上下轴肩的顶锻力反向相等， 整个工件在垂直板件方向所受合力为 零。由于S R P T 采用了两个轴肩的模式，提高了焊缝背部的热输入，可以预防和降低焊缝背部缺陷。 与常规F S W 相比，S R P T 有两个独立控制的轴肩；常规F S W 焊件背面需要配套的刚性支撑垫板，而S R P T 焊件背面则不需要；常规F S W 被焊工件需要严格的装夹，焊件需要被垂直及侧向压紧，而S R P T 大大简化了装夹机构；常规F S W 焊缝背部常常是整个焊件的薄弱环节，S R P T 由于下轴肩的产热减小了从焊缝表面到背部的温度梯度，降低了焊缝的热损耗，提高了热效率，因此可以很好地消除焊缝背部未焊透等缺陷。 2 试验验证与工程应用 Edwards 等[4]成功地应用双轴肩自适应搅拌摩擦焊技术对薄板铝合金进行了焊接，试验表明：在薄板焊接领域此技术可以实现1.8m m 及

几种新型搅拌摩擦焊技术

几种新型搅拌摩擦焊技术 搅拌摩擦焊技术自1991年问世以来就倍受业界瞩目，特别是1996年搅拌摩擦焊被成功应用于宇航结构件的焊接以后，在制造业掀起了技术研究、发展和推广应用的热潮[1-3]。 双轴肩自适应搅拌摩擦焊技术 搅拌摩擦焊作为一种先进的固相连接技术，已经在造船、航空航天、轨道交通等领域获得了广泛的应用。但是在一些特殊的加工过程中需要搅拌摩擦焊设备提供较大的焊接力，同时要求在焊接过程中对待焊零件进行严格装夹（包括背部的刚性支撑），这给某些特殊结构形式下实施FSW造成了困难，如大直径火箭贮箱环缝结构的焊接等。而双轴肩自适应搅拌摩擦焊（Self-ReactingPin Tool，SRPT）技术成功地解决了上述问题。 1 原理 双轴肩自适应搅拌摩擦焊是通过上下轴肩夹持作用加紧工件，下轴肩代替了常规搅拌摩擦焊的垫板装置。搅拌针与驱动装置及下轴肩相连，这样既可调节加载载荷又可调整下轴肩的位置。且上轴肩与单独的驱动轴相连，这种上下轴肩单独控制的方式使得自适应系统得以实现，并且使上下轴肩的顶锻力反向相等，整个工件在垂直板件方向所受合力为零。由于SRPT采用了两个轴肩的模式，提高了焊缝背部的热输入，可以预防和降低焊缝背部缺陷。 与常规 FSW 相比，SRPT有两个独立控制的轴肩；常规FSW焊件背面需要配套的刚性支撑垫板，而SRPT焊件背面则不需要；常规FSW被焊工件需要严格的装夹，焊件需要被垂直及侧向压紧，而 SRPT大大简化了装夹机构；常规FSW焊缝背部常常是整个焊件的薄弱环节，SRPT由于下轴肩的产热减小了从焊缝表面到背部的温度梯度，降低了焊缝的热损耗，提高了热效率，因此可以很好地消除焊缝背部未焊透等缺陷。 2 试验验证与工程应用 Edwards 等[4]成功地应用双轴肩自适应搅拌摩擦焊技术对薄板铝合金进行了焊接，试验表明：在薄板焊接领域此技术可以实现1.8mm及更薄的铝合金型材的焊接；焊接速度可以达到1m/min以上；对2mm厚A l6061铝合金的试验表明，焊缝强度系数可达88%，而且强度系数还可以进一步提高。 TWI的研究表明[5]：双轴肩技术可以在较低的轴向顶锻力下焊接25mm厚的铝板；此项技术可以提供完全焊透的焊缝，不会出现未焊透和其他根部缺陷。 复合热源搅拌摩擦焊技术

近现代最伟大的发明之一——搅拌摩擦焊

搅拌摩擦焊接夹具助推工业自动化 宁波友智机械科技有限公司，是专业从事创新型环保节能设备、自动化夹具的高新技术企业；致力于为客户提供优质的机械自动化整体解决方案，特别是搅拌摩擦焊接夹具的技术支持，可根据不同客户的需求，进行自主设计、生产，近日，宁波某上市公司向我司采购搅拌摩擦焊机及夹具三套。 免费的三维实体夹具模型设计，提供工业自动化整体解决方案，将最好的服务带给每位客户。 搅拌摩擦焊接技术在新能源汽车领域的应用。为达到汽车轻量化的目的，汽车中的多个位置需要铝合金，但各个位置所需铝合金的种类不同，对其焊接性及焊接方法的适应性要求比较高。在传统焊接中，焊接后容易出现焊接质量缺陷，变形难控制等问题。搅拌摩擦焊接能够有效地避免这些问题，焊接后的产品性能优异，被广泛认为是焊接铝及其合金的最佳连接方式，在汽车制造工业中有着广泛的应用前景。 目前，搅拌摩擦焊接主要是用于底盘、驱动电机外壳、控制模组、副车架、车门车窗、电池水冷板、散热器、导电杆等部位的焊接，也将在未来新能源汽车制造中占据更大的适用空间。

搅拌摩擦焊接以其绿色焊接的形象走入人们的视野，凭借其强大的焊接能力以及快速便捷的焊接方式，为智能工业的实现，做出了极大的贡献。搅拌摩擦焊接技术的实现，在降低成本方面，具有显著的优势，其焊接本身只需要消耗搅拌焊头，这样一来，大大地减少了焊接过程中所花费的其他费用。而焊头根据质量不同，其本身消耗也不同，但是据了解，平均搅拌焊头能运行的距离大概在1200米左右，而焊头本身的成本是相当低的。 工业自动化工程，推动的是整体的自动化服务，从而更好地解放人力，也能在一定程度上提升加工的精细度，随着搅拌摩擦焊接技术在新能源汽车领域得到广泛应用，而我司，在不断的业务发展过程中，也针对搅拌摩擦焊接技术，融合公司本身成熟的夹具设计技术，研发、设计了搅拌摩擦焊接夹具，为您提供整体的搅拌摩擦焊接解决方案。 以下是友智制造的搅拌摩擦焊接夹具，其满足当代工业自动化的需求。

焊接技术的发展及发展趋势

焊接技术的发展及发展趋势 黄牡丹 佳木斯大学材料科学与工程学院黑龙江省佳木斯市154007 摘要：本文综述焊接技术的发展及发展趋势，焊接技术，又称连接工程，是一种重要的材料加工工艺，随着人类社会的发展，各种新材料的不断开发及科学技术不断的发展，焊接技术已经成为一门独立的学科，它广泛应用于石油化工、电力、航空航天、海洋工程、微电子技术等工业部门。可以预测，在未来焊接技术的发展趋势必然走向自动化、高效、环保、节能等方面。 关键词：焊接技术、自动化、环保 The development of welding technology and development trend HUANGMudan Jia-mu-si University, School of materials science and engineering, Jia-mu-si 154007 Abstract：This paper reviews the development of welding technology and developing trend of welding technology, also known as the connection of engineering, is a kind of important material processing technology, with the development of human society, all kinds of new materials to develop and continuously with the development of science and technology, welding technology has become an independent discipline, it is widely used in petrochemical, electric power, aerospace, Marine engineering, microelectronics and other industrial sectors. Can be predicted that in the future development trend of welding technology inevitably toward automation, high efficiency, environmental protection, energy saving, etc. Key words：Welding technology ; automation; Environmental protection; 0引言 焊接的定义如下：被焊工件的材质（同种或异种），通过加热或加压或二者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性连接的工艺过程成为焊接[1]。焊接的发展过程就某种意义上来说就是焊接热源的发展过程，从上个世纪80年代开发电弧以来，焊接热源也在不断发展中。进入到新世纪，焊接技术的不断的在得到发展，从目前的发展趋势看来，焊接技术逐步向高效率、高质量、低成本、降低劳动强度、降低能耗的方向发展。所以焊接技术将随着科学技术的进步而不断发展，主要体现在以下几个方面 1数字化控制推动焊接技术的升级和发展 在几年前，数字化控制的焊机只是少数几个国际知名公司的“尖端科技”，但现在数字化控制的焊机已经广泛应用在我国的许多企业，在芬兰KEMPPI和奥地利Fronius 的推动下，数字化焊机已进入产业规模化生产阶段。虽然目前智能化还处在初级阶段，但有着广阔前景，是一个重要的发展方向。有关焊接工程的专家系统，近年来国内外已有较深入的研究，并已推出或准备推出某些商品化焊接专家系统。焊接专家系统是具有相当于专家的知识和经

弧焊的技术发展现状

图1 三丝焊接系统示意图 弧焊技术发展现状 清华大学机械工程系 陈强 孙振国 0 引言 弧焊技术是现代焊接技术的重要组成部分，其应用范围几乎涵盖了所有的焊接生产领域。近年来随着市场竞争的日趋激烈，提高焊接生产的生产率、保证产品质量、实现焊接生产的自动化、智能化越来越得到焊接生产企业的重视。而人工智能技术、计算机视觉技术、数字化信息处理技术、机器人技术等现代高新技术的溶入，也促使弧焊技术正向着焊接工艺高效化、焊接电源控制数字化、焊接质量控制智能化、焊接生产过程机器人化的方向发展。 1 焊接工艺高速高效化 以实现高速度、熔敷率、高质量的焊接工艺为目标，国内外在多丝多弧焊接工艺、多元气体保护焊接工艺、活性化焊接新工艺等方面开展了广泛而深入的研究。 1.1 多丝多弧焊接新工艺 传统的弧焊工艺（如TIG 焊、CO 2焊）一般采用单电源供电或单焊丝的方式，近年来日本、瑞士、德国等公司在多根焊丝配以单个或多个电源方面进行焊接开展了大量的研究工作，在提高焊接生产速度和金属熔敷率方面取得了一些实用化的成果。 日本的藤村告史开发的多丝焊接系统（如图1所示）采用电流相位控制 的脉冲焊接焊丝，电弧在三条焊丝上轮流燃烧，在保证电弧挺度的同时，通 过调节各焊丝之间的位置关系及其焊接方向的夹角，来改变能量分布，使焊 接过程稳定，从而减少咬边及驼峰等成形缺陷。该方法可用于角焊缝的高速 焊接，焊速可以达到1.8 m/min [1]。 为了避免一个电弧时热量过于集中，电流太大时发生烧穿，日本IHH 发 明了双弧TIG 焊法，其原理如图2所示。两个电极是四方形的，中间用绝缘 材料绝缘，另外外加热丝补充；三者都采用脉冲电流，两个电极的脉冲和基 值电流时间由同步器协调至正好互补，但电流值不同。在横焊时两个电极一 上一下，上电极电流小，下电极电流大，可以进行窄间隙焊接[2]。 日本在54届IIW 年会上发表的双丝MAG 焊工艺，其原理是用熔池过热多余的热量来熔化填充焊丝，增加熔敷率，同时用大电流提高焊接速度。在焊接电流大，焊接速度快的施焊条件下，由于填充丝吸收了热量，母材热影响区热输入大为减少，减少了性能恶化和变形，也改善了焊缝成形。如图3所示，前面的焊丝产生电弧，后面的填充丝直接插 入熔池，流入熔池的电 流有一小部分倒过来通 过填充丝流入地线。由 于两根焊丝的电流相 反，熔滴在反向电流产 生的磁场排斥作用下向 前倾斜，而使填充丝能 顺利送入熔池，填充丝 下部导管用陶瓷保温， 增加熔化率[2]。 图 2 高效双弧TIG 焊 图3 双丝MAG 焊