船舶结构的搅拌摩擦焊技术报告
搅拌摩擦焊工艺研究

搅拌摩擦焊定义
搅拌摩擦焊原理
搅拌摩擦焊特点
搅拌摩擦焊应用
搅拌摩擦焊的特点
焊接过程稳定
焊接接头强度高
焊接变形小
焊接接头质量好
Part Three
搅拌摩擦焊的设备 与工具
搅拌摩擦焊的设备
搅拌摩擦焊机:用于实现搅拌摩擦焊工艺的主要设备,包括主机、控制系统、搅拌头等部分。 搅拌头:用于产生摩擦热和压力的部件,通常由轴肩、搅拌针和针尖组成。 控制系统:用于控制搅拌摩擦焊机的运行,包括电源、电机、传动系统等。 辅助工具:包括夹具、支撑架等,用于固定和支撑工件,确保焊接过程的稳定性和精度。
润滑设备:定期对设备进行润 滑,减少磨损和摩擦
更换易损件:及时更换易损件, 保证设备正常运行
Part Four
搅拌摩擦焊的操作 流程
焊接前的准备
确定焊接材料:根据材料类型和厚度选择合适的搅拌摩擦焊工艺参数 清理表面:去除材料表面的油污、氧化物等杂质,保证焊接质量 装配定位:将待焊材料精确装配,确保焊接过程中的稳定性和精度 检查设备:确保搅拌摩擦焊设备处于良好状态,具备焊接条件
搅拌摩擦焊与其他焊接方法的结合
搅拌摩擦焊与激光焊接的结合 搅拌摩擦焊与电子束焊接的结合 搅拌摩擦焊与激光-MIG焊接的结合 搅拌摩擦焊与激光-TIG焊接的结合
搅拌摩擦焊在绿色制造领域的应用前景
搅拌摩擦焊在新能源汽车领 域的应用:电池托盘、电机 壳等部件的焊接
搅拌摩擦焊在航空航天领域 的应用:飞机机身、发动机
海洋工程领域:搅拌 摩擦焊可用于制造海 洋平台、船舶和潜艇 等结构件,提高结构 强度和耐腐蚀性
医疗器械领域:搅拌 摩擦焊可用于制造医 疗器械中的高精度零 部件,如手术器械、 植入物等
Part Seven
铝合金船舶的搅拌摩擦焊接工艺

和 铸铝 的焊 接 ( 5 。 图 ) 高质量 的搅 拌摩 擦焊 焊缝 具 有类 似 “ 葱环 ” 洋 的结 构 , 没有 气孔 或孔 洞形 成 。
a 非 影 响 区
b 热 影 响 区
C 热机 影 响区
d 熔 核
图 3 搅拌 摩擦 焊 原 理 示 意 图
图 5 6 m 厚 的铸 铝 与 锻 铝 焊 接 的 横 截 面 m
造 商 T e de es 1 9 rn st r 在 9 5年首 次 将 该工 艺 用 于 空 心结 t
构低 温冷 藏柜体 壁板 、 甲板及 舱壁 铝板 的制 造 。搅拌 船
图 2 使用 搅 拌 摩 擦 焊 焊 接 甲板 的豪 华 型
摩 擦 焊接 结 构 正 在 改变 由轻 型 部 件构 成 的高 速 渡 轮 、 气垫 船和 游轮 等制造 手段 ( 1 图 2 。 图 和 )
游 轮
着 两个 部件 的 连接 处移 动 ,形成 高 质 量 的对 接或 者 搭
接 焊缝 。搅 拌 摩擦 焊接 工 具 是一 种 特 殊外 形 的针 状 搅
拌头 。 该搅拌 针连接 在 比其 自身直径 大 的轴肩上 ( 3 。 图 )
在 对焊 中 , 拌针 的长 度 与工件 的厚 度相 近 。因此搅 拌 搅
方 法 可看作 是 旋转 的搅 拌 针 周 围 的挤压 形 成连 续 的 固
相 焊缝 的成 形 方法 。
20 0 7年第 5期 7
维普资讯
焊 接 压 力
发, 并满 足 了工业 需求 。从异 种 材料焊 接 后的横 断 面可
清 晰看 到搅 拌 的效 果 , 挤压 板 和 锻造 板 的焊 接 、 铝 如 锻
搅 拌摩 擦 焊 方法 也 可 以用 于焊 接 铜 、镁 、锌 以及 铅 。对 于钢 、 和镍 板 的试 验 也取 得 了相 当大 的成 功 。 钛 将 搅拌 摩擦 焊 用 于金 属 基 复合 材料 ( MMC ) 氧 化物 弥 s、 散强化(D ) 0 S 合金 , 以及异种 材 料 ( 如钢 和铝 的焊 接等 ) 的初 步试验 , 获得 了可 喜 的成果 。 均 在 高 质量 铝合 金 焊缝 的横 断 面 中 ,在 焊 接 的 中部 可清 晰见 到熔 核 ( 3 。熔 核 的外 围是 热影 响 区 , 区 图 ) 该 发 生 了 塑性变 形 和局 部 的再 结 晶 。焊 缝 的形 状 不 是 固 定 的 ,它 随所 用 的合 金 种类 以及 实 际焊 接参 数 的不 同
摩擦搅拌焊

摩擦搅拌焊引言摩擦搅拌焊(Friction Stir Welding,简称FSW)是一种固相焊接技术,通过在接头处产生高速旋转的焊接工具,使材料发生塑性变形并产生摩擦热,从而实现焊接的目的。
与传统的熔化焊接方法相比,摩擦搅拌焊具有低热输入、无焊缝几乎无缺陷、焊接速度快等优点,因此在航空航天、汽车制造、船舶制造等领域得到了广泛应用。
工艺过程焊接设备摩擦搅拌焊主要由以下几个部分组成:•焊接工具:通常由一根柱状工具组成,末端具有圆形或锥形焊接头,用于在接头处进行摩擦搅拌。
•驱动系统:通过电机或液压系统提供驱动力,并控制焊接工具的转速和移动速度。
•夹持装置:用于夹持和固定被焊接材料的接头,以保证接头在焊接过程中的稳定性。
•控制系统:用于控制焊接过程中的各项参数,如转速、移动速度、温度等。
焊接过程摩擦搅拌焊的焊接过程主要包括以下几个步骤:1.夹持工件:将待焊接的工件装入夹持装置,并夹紧以确保工件的稳定性。
2.焊接工具接触:将焊接工具与工件表面接触,并施加一定的压力以保证接触面的贴紧。
3.开始旋转:启动驱动系统,使焊接工具开始高速旋转。
4.插入工件:焊接工具同时开始向工件内部插入,形成摩擦搅拌区域。
5.搅拌焊接:焊接工具的转动带动工件材料在摩擦热的作用下发生塑性变形,形成焊接接头。
6.完成焊接:当焊接工具插入到设定深度后,停止旋转,并将焊接工具从工件中拔出。
焊接参数在摩擦搅拌焊的过程中,一些关键的焊接参数需要被控制和调节,以确保焊接接头的质量和性能。
•转速:焊接工具的旋转速度是控制摩擦搅拌区域温度的主要参数。
一般来说,较高的旋转速度可以提高焊接质量,但过高的转速可能会导致材料熔化。
•移动速度:焊接工具在插入工件的过程中的移动速度也会影响焊接质量。
较低的移动速度可以提高焊接密度,但过低的速度可能导致焊接接头的不均匀和疏松。
•压力:焊接工具对工件施加的压力可以影响焊接接头的密度和强度。
一般来说,较高的压力可以提高焊接接头的密度和强度,但过高的压力可能会导致材料变形和残余应力的增加。
搅拌摩擦焊接技术在造船业中的应用及发展

【 ] oa a , g yn Fr s R , e a . 1 P sd M N ue J P,or t 2 e D t 1
由于苏联建成了核动力潜艇 ,3 级潜艇的后续工作 67
※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※
( 上接 第 1 4页)
焊将在造船业创造更大的价值和更多奇迹。
参 考文 献
[] 1秦耀 良, 1 虞晓棣 , 严铿 . 造船焊接新方法—搅拌摩擦焊【. J ] 江苏船舶 ,052 ()O 4 . 2 0 , 2: _ 2 2 4
『1 dig O T, v . D M Id sil ain o h 4 l K Me JS, a 0.n urai t fte Mi n s o
f ci nsi ed n c n lg a e s rd c o r h r t t w l ig t h oo yi p n l o u t n f e i o r e n p i ot
惝
一
中 外 船 舶 科 技
2 1 年 第 2期 02
14 年 ,德国建造 了使用 ll9 W ( 50 93 k 1 0 1
h)功 率 闭 式 循 环 柴 油 机 装 置 的 X I 型 潜 艇 , p VI K 舷 号 “ 一 9 ”装 置 构 成见 图 9 U 78 , 。质量 2 ,0MP 5t4 a 压 力下 的 O 储 存 在 钢 制 氧 气 瓶 内 , 另有 4 液 氧 0t
图 9 柴油动力装置 闭合循环构成
搅拌摩擦焊工艺

搅拌摩擦焊工艺搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding,简称FSW)是一种无焊接熔化的固态焊接技术,由英国剑桥大学的Thomas W. Thomas于1991年首次提出。
相比传统的熔化焊接方法,搅拌摩擦焊具有许多优点,如焊接强度高、焊缝外观美观等,因此在航空航天、汽车制造等领域得到了广泛应用。
搅拌摩擦焊的工艺流程相对简单,主要包括预装夹紧、搅拌摩擦焊接和冷却三个阶段。
首先,需要将两个待焊接的工件通过夹具夹紧,以确保焊接过程中的稳定性。
然后,通过高速旋转的搅拌钎具将焊接面加热至软化温度,同时施加一定的压力。
搅拌钎具的旋转和推进运动将焊接面上的金属材料搅拌在一起,从而实现焊接。
最后,待焊接的区域冷却后,焊缝形成,焊接过程完毕。
搅拌摩擦焊的工艺特点主要包括以下几个方面:1. 无熔化:搅拌摩擦焊是一种固态焊接方法,焊接过程中不产生熔化现象,避免了传统焊接方法中可能产生的气孔、夹杂物等缺陷,提高了焊缝的质量。
2. 焊接强度高:搅拌摩擦焊焊接产生的焊缝表面光滑,焊缝强度高,可以达到甚至超过基材的强度。
3. 焊接速度快:搅拌摩擦焊的焊接速度通常较快,可以在短时间内完成大面积焊接,提高了生产效率。
4. 适用性广:搅拌摩擦焊适用于多种金属材料的焊接,包括铝合金、镁合金、钛合金等,具有较好的通用性。
5. 环保节能:搅拌摩擦焊过程中不需要额外的填充材料和保护气体,无烟尘产生,减少了对环境的污染,同时节约了能源。
搅拌摩擦焊工艺在航空航天、汽车制造等领域得到了广泛应用。
例如,航空航天领域的发动机和机身结构常采用铝合金材料进行制造,而搅拌摩擦焊可以有效地实现铝合金的焊接,提高了零部件的性能和可靠性。
汽车制造领域中,搅拌摩擦焊可以用于车身结构、悬挂系统等部件的焊接,提高了汽车的安全性和耐久性。
尽管搅拌摩擦焊具有许多优点,但也存在一些挑战和局限性。
首先,搅拌摩擦焊的设备成本较高,需要专门的设备来实现焊接。
其次,对于某些材料,如高碳钢、不锈钢等,搅拌摩擦焊效果不理想,难以实现高质量的焊接。
搅拌摩擦焊在船用铝合金结构中的应用

和认证 。
但是 , 搅拌 摩擦 焊 目前 尚存 在 局 限性 , 焊接 如 尾端通 常存 在“ 孔 ” 焊接 过 程 需 要 较 大 的顶 锻 匙 ;
力和 驱动 力 ; 缺 普 通 弧 焊 和手 工 焊 所具 备 的过 欠
图 1 搅拌摩擦焊原理
第】 期
船
海
工
程
第 3 卷 9
等维修 费用 。
4 1 甲板 、 . 壁板 、 隔板 等拼板 的搅拌摩 擦焊 在船体 结构 中 的 甲板 、 板 、 壁 隔板 等都 是 板一
板拼 焊连接 。在 大 连 、 武汉 、 海 、 州及 广 西 等 上 广 多 家造船 厂 已经 采用搅 拌摩擦焊 对铝合 金船体结 构 的 甲板 、 壁板 、 隔板 等进 行拼 焊 , 船舶 制造 的总 体质 量和 生产效 率 明显 提高 。尤其是我 国研制 的
摘
要 : 绍搅拌摩擦焊的原理及特点 , 介 根据铝合金作为造船材料 的优点 , 分析船用铝合金采用搅拌摩擦
焊 的优势 , 探讨 铝合金搅拌摩擦焊在船体结构中的应用 , 出今后搅拌摩 擦焊技 术的研究 重点将是对搅 拌头 指
进行改进与创新 。 关 键 词 : 拌 摩 擦 焊 ; 用 铝 合 金 ; 体 结 构 ; 用 搅 船 船 应 中 图分 类 号 : 7 . U6 1 8 文献标志码 : A 文 章 编 号 :6 17 5 (0 0 0 —0 50 1 7—9 3 2 1 )10 5—3
2 铝 合金 作 为 造船 材料 的优 点
铝 合 金具有 相 对密度 和 弹性摸 量小 、 耐腐 蚀 、
可焊接 , 易加T 、 磁性 和低 温 性 能 好 等 特 点[ 无 , 用于造 船 , 有如 下优 点 。
搅拌摩擦焊技术(五)-搅拌摩擦焊的应用

搅拌摩擦焊技术(五)-搅拌摩擦焊的应用搅拌摩擦焊经历十几年的研究发展,已经进入工业化应用阶段。
搅拌摩擦焊在美国的宇航工业、欧洲的船舶制造工业、日本的高速列车制造等制造领域得到了非常成功的应用。
船舶制造和海洋工业是搅拌摩擦焊首先获得应用的领域,主要应用于船舶零部件的焊接上,如甲板、侧板、防水壁板和地板;还有船体外壳和主体结构件等。
已成功焊接了6m ×16m的大型铝合金船甲板。
此甲板采用厚度甲板6mm、宽为200-400mm的6082-T6铝合金进行纵逢拼焊焊成。
在航空制造方面,搅拌摩擦焊在飞机制造领域的开发和应用还处于试验阶段。
主要利用FSW实现飞机蒙皮和衍梁、筋条、加强件之间的连接,以及框架之间的连接。
图2-32 是欧洲计划用搅拌摩擦焊焊接的空中列车A319机、A321机和大型空中列车A380的机身结构图。
图2-32 搅拌摩擦焊焊接的空中列车机身结构(图中箭头所指)在航天领域,搅拌摩擦焊已经成功应用在火箭和航天飞机助推燃料筒体的纵向对接焊缝和环向搭接接头的焊接,如图2-33 所示。
用ESAB公司生产的称为SuperStir的搅拌摩擦焊机焊接了直径2.4m、板厚22.2mm、型号为2014-T6铝合金δ火箭燃料筒的纵缝,与MIG 焊相比,搅拌摩擦焊缺陷率很低,MIG焊焊缝长832cm出现一个缺陷,而搅拌摩擦焊焊缝长7620cm出现一个缺陷,相当MIG焊的1/10。
最近在δⅣ火箭中搅拌摩擦焊焊接的1200m长焊缝中无任何缺陷出现。
图2-33 搅拌摩擦焊焊接的运载火箭低温燃料筒在铁道车辆中,搅拌摩擦焊已经用来制造高速列车、货车车厢、地铁车厢和有轨电车等;搅拌摩擦焊为汽车轻合金结构的制造也提供了巨大的可能。
图2-34为高速列车用结构25m长的搅拌摩擦焊焊缝。
图2-34 日本新干线高速列车结构在建筑工业方面,采用搅拌摩擦焊焊接了蜂窝状结构的大型地面。
面板厚为2.5mm、翅板厚为5mm、中心高为100mm,焊接规范为搅拌头转速1500rpm,焊接速度250 mm/min。
搅拌摩擦焊接实验报告

搅拌摩擦焊接实验报告实验报告:搅拌摩擦焊接实验目的:1. 掌握搅拌摩擦焊接的基本原理和工艺流程。
2. 研究不同焊接参数对焊缝质量的影响。
3. 分析和评价搅拌摩擦焊接的优点和局限性。
实验原理:搅拌摩擦焊接是一种焊接技术,利用摩擦热对焊接接头进行局部加热,然后施加搅拌力使材料发生塑性流动,最终形成无缺陷的焊缝。
焊接参数包括旋转速度、下压力和搅拌速度等。
实验步骤:1. 准备试样:选择相同材料的两个金属试样进行试验。
2. 调整焊接参数:根据实验要求和预先设定的焊接参数范围,选择适当的焊接参数。
3. 焊接试验:将试样夹持到试验装置上,开始进行摩擦加热和搅拌焊接。
注意监测焊接过程中的温度变化和力的变化。
4. 检验焊缝质量:取下焊接接头,用金相显微镜观察焊缝的组织结构和缺陷情况。
可以用拉伸试验和硬度测试进行焊缝性能评价。
实验结果:根据实验的结果,我们可以对搅拌摩擦焊接的影响因素进行分析,找到最佳的焊接参数组合。
实验讨论:1. 搅拌摩擦焊接的优点:焊接速度快、焊接熔池温度低,不会产生气孔和裂纹,焊缝质量高,接头强度满足工程要求。
2. 搅拌摩擦焊接的局限性:需要对焊接参数进行严格控制,材料选择有一定限制,部分材料的焊接接头可塑性较差。
结论:通过搅拌摩擦焊接实验,我们得出以下结论:1. 这种焊接技术具有许多优点,如焊接速度快、焊缝质量高等。
2. 进一步研究和改进该技术,可以扩大其应用范围,提高接头强度。
3. 在实际应用中,应根据具体工程要求和材料特性来选择合适的焊接参数。
在此实验中,我们对搅拌摩擦焊接的基本原理和工艺流程有了更深入的了解,也意识到了其在实际工程中的应用前景。
通过进一步优化参数和改进材料选择,可以使该技术在航空航天、汽车制造等领域得到更广泛的应用。
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船舶结构的搅拌摩擦焊技术报告
船舶结构的搅拌摩擦焊技术报告
搅拌摩擦焊技术是一种新型的金属材料连接方法。
该方法利用摩擦热与搅拌作用,使金属材料产生局部塑性变形,从而实现固态连结。
该技术具有操作简单,接头质量好,能耗低等优点,因此在船舶结构中得到了广泛应用。
一、船舶结构中的应用
搅拌摩擦焊技术在船舶结构中主要用于铝合金板材的拼接。
在现代船舶建造中,轻量化的趋势越来越明显,因此铝合金材料的应用越来越广泛。
搅拌摩擦焊技术可以在不损伤材料表面的情况下,将不同板材整齐平直地接合在一起,从而形成更为坚固的整体结构。
该技术因其良好的焊接质量和高效的生产效率,在船舶制造领域得到广泛应用。
二、搅拌摩擦焊技术的原理
搅拌摩擦焊技术的基本原理是,通过将两个工件在不断转动的过程中进入摩擦接触状态,产生摩擦热使金属软化,然后进行搅拌,使金属实现塑性变形,最后在搅拌过程中将两个工件连接而成。
整个焊接过程是在超塑性状态下进行的,不会涉及到优化熔化等操作,因此避免了出现焊缝气孔、裂纹等缺陷,从而保障了焊接质量。
三、工作原理
搅拌摩擦焊的工作流程如下:
1.在铝合金板材边缘表示出预定的接合线。
2.将两个铝合金板材平放在磨削机工作台上,保证两者相互垂
直且接合线重合。
3.开启磨削机,让其达到设定转速。
4.使磨削工具沿接合线移动,使两个铝合金板材进入摩擦状态。
5.通过搅拌器进一步加热并搅拌材料,使材料局部塑性变形,
并形成均匀的连接缝。
6.关闭设备,待材料冷却后,便可将铝合金板材焊接成功。
四、效果与应用
采用搅拌摩擦焊技术进行铝合金材料接合可以收到以下效果:
1.良好的焊接质量,焊缝紧密。
2.不产生气孔、裂纹等缺陷。
3.节省了能源,减少了对环境的污染。
4.生产效率高,可以完成大规模生产。
搅拌摩擦焊技术在船舶结构中的应用已经得到广泛的认可。
它可以提高船舶结构材料的强度和刚度,减少船舶自身质量,提高使用效率。
在船舶结构设计和施工中,将会是一种经济、高效的金属材料连接方法,具有非常广阔的发展前景。
本文将以国内外船舶工业的发展数据为例,对船舶结构搅拌摩擦焊技术的应用前景进行分析。
一、国内船舶工业数据
根据2021年6月发布的《中国船舶工业智库云》数据,2020年,中国船舶工业全年累计实现营业收入1.57万亿元(约合2426亿美元),同比增长5.5%。
其中,集装箱船超过102.5万TEU,同比增长11.3%。
我国船舶工业发展稳中有进,发展前景广阔。
二、国际船舶工业数据
根据英国路透社2021年4月发布的数据,2020年,全球船舶市场的销售额预计达到1.295万亿美元,同比下降10%。
庆幸的是,随着全球疫情逐步控制,2021年海上贸易有所恢复,全球船舶市场的销售额预计将出现5%的增长。
三、搅拌摩擦焊技术的应用前景分析
从行业趋势分析,船舶材料正朝向轻质化,高性能化发展,铝合金等轻质化材料的需求日益增高。
而搅拌摩擦焊技术具有焊接强度高、无气孔、传统热加工带来的缺陷少以及减少材料浪
费等优点,能满足轻质高性能材料的需求。
因此,搅拌摩擦焊将在船舶结构中发挥重要作用。
从目前情况来看,搅拌摩擦焊技术在中国的应用已经取得了显著的进展。
随着技术的不断进步,其应用范围也会不断扩大,治理效果也会得到进一步提升。
同时,在全球范围内,船舶工业的复苏将提高搅拌摩擦焊技术的市场需求,增加其发展空间。
综上所述,搅拌摩擦焊技术在船舶结构中的应用前景可观,其技术特性和市场需求已经形成良好的培育环境。
对于船舶结构领域的企业来说,应认真规划和掌握搅拌摩擦焊技术,加强实践应用,从而在行业竞争中取得领先优势。
本文将以麦德龙超市的数字化转型为例,分析数字化转型的重要性和现有难点,并总结经验教训。
一、案例简介
麦德龙超市是一家德国连锁超市,总部位于德国。
麦德龙在数字化转型方面非常积极,例如,他们通过在超市内部安装传感器,实时追踪库存量,以及通过对用户的数码足迹进行分析,实现精准定制营销。
麦德龙的数字化提升使其成功地应对了COVID-19的长期挑战,取得了空前的业绩和利润。
二、数字化转型的重要性
数字化转型是一项长期、复杂的改革,但对企业而言非常重要。
数字化转型可以通过提高生产效率、改进产品服务、减少误差、
创造新的营销机会等手段,为企业带来实质性的商业利益。
例如,麦德龙超市可以通过实时追踪库存量,减少存货损失和浪费;而定制营销则可以精准地满足消费者需求,使得麦德龙可以提供个性化的购物体验,从而获得更多的高度忠诚度的客户。
三、数字化转型的难点
数字化转型过程中存在许多难点,其中包括成本、品牌调整、员工培训等。
一些传统企业通常不愿意进行数字化转型,因为他们认为数字化转型是昂贵的,需要进行品牌调整、内部结构调整和员工培训等等,而且这些调整并不总是成功的。
此外,另一方面,数字化转型会迅速改变商业环境,从而使信息有所流失,进而制约企业数字化转型的抉择。
四、经验教训
首先,不要把数字化转型单纯看作是IT系统的升级,企业应该集中力量改进整个组织的运作方式。
其次,应该制定一份完整的数字化转型计划,这份计划需要包括数据资产的整理、变革模型的制定,甚至品牌文化的调整等等。
再次,企业需要有一个能够适应变化、具备创新能力的企业文化和组织架构,这种文化和架构能够支持数字化转型过程中的各种调整和策略。
综上所述,数字化转型是一项长期、复杂的改革,但对于企业而言具备重要的商业价值。
企业应该充分认识到数字化转型的
价值,并制定完整的转型计划,构建能够支持数字化转型的企业文化和组织架构。
同时,面临着多样的难点,企业需要重新思考,在适应变化、具备创新能力的基础上,实现数字化转型的巨大潜力。