铝合金搅拌摩擦焊技术研究进展
《2024年3003铝合金搅拌摩擦焊组织与性能研究》范文
《3003铝合金搅拌摩擦焊组织与性能研究》篇一一、引言搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding, FSW）是一种先进的固态焊接技术，特别适用于铝合金等轻质材料的连接。
3003铝合金因其良好的塑形、抗腐蚀性和可焊性等优点，在航空、汽车等制造领域中广泛应用。
本文将就3003铝合金搅拌摩擦焊的组织与性能进行详细研究，为优化其焊接工艺、提高焊缝性能提供理论依据。
二、实验材料与方法1. 材料准备实验所采用的3003铝合金材料具有良好的塑性、韧性和耐腐蚀性。
实验前，对材料进行清洗、去氧化皮等预处理。
2. 搅拌摩擦焊实验采用先进的搅拌摩擦焊设备进行实验，设置不同的焊接速度、焊接深度等参数，进行多组实验。
3. 组织与性能分析对焊接后的样品进行切割、磨光、抛光等处理，并利用光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM）等设备观察其组织形态。
同时，通过硬度计、拉伸试验机等设备对焊缝的硬度、拉伸性能等进行测试。
三、实验结果与分析1. 焊缝组织观察通过光学显微镜和扫描电子显微镜观察发现，搅拌摩擦焊后的焊缝组织均匀、致密，无明显气孔、裂纹等缺陷。
在焊接过程中，搅拌针的作用使得焊缝金属发生塑性流动，形成细小的晶粒结构。
此外，热力耦合作用下还可能形成少量的硬质颗粒，为提高焊缝性能提供了基础。
2. 焊缝硬度分析实验结果表明，焊缝的硬度高于母材，这是由于焊接过程中材料的塑性流动和晶粒细化作用所导致。
在不同焊接参数下，焊缝的硬度有所差异，但总体上均表现出较高的硬度水平。
3. 拉伸性能测试拉伸试验结果表明，3003铝合金搅拌摩擦焊的拉伸性能良好。
在适当的焊接参数下，焊缝的抗拉强度接近或达到母材的水平。
此外，焊缝的延伸率也表现出较好的水平，说明其具有良好的塑形变形能力。
四、讨论与结论通过对3003铝合金搅拌摩擦焊的组织与性能进行研究，我们发现：1. 搅拌摩擦焊技术能够有效地将3003铝合金连接起来，焊缝组织均匀致密，无明显缺陷。
2. 焊接过程中材料的塑性流动和晶粒细化作用提高了焊缝的硬度，使其具有较高的力学性能。
《2024年3003铝合金搅拌摩擦焊组织与性能研究》范文
《3003铝合金搅拌摩擦焊组织与性能研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，铝合金因其轻质、高强、耐腐蚀等优点，在航空、汽车、船舶等行业中得到广泛应用。
而搅拌摩擦焊作为一种新型的焊接工艺，其焊接过程不会产生飞溅和烟尘，焊缝强度高且连接效果好，成为铝合金连接领域的一种重要工艺。
3003铝合金作为铝锰合金的典型代表，具有优良的加工性能和焊接性能，因此对其搅拌摩擦焊的组织与性能进行研究具有重要意义。
二、3003铝合金搅拌摩擦焊的组织研究2.1 焊接过程与组织变化在搅拌摩擦焊过程中，由于摩擦热和塑性变形的作用，焊缝区发生显著的微观组织变化。
在焊缝的初始阶段，材料受热并发生塑性变形，随着温度的升高和变形的加剧，金属的晶粒结构逐渐细化。
此外，焊接过程中还伴随着晶界处合金元素的扩散和流动，使得晶界形态发生改变。
2.2 焊接组织的结构特征在焊缝组织中，我们可以观察到细化的晶粒、丰富的位错结构和微量的残余空隙等特征。
其中，细化的晶粒结构能够有效地提高材料的强度和韧性。
同时，适量的位错结构也有助于提高材料的塑性变形能力。
此外，焊接过程中应尽量避免残余空隙的产生，因为这将对材料的性能产生不利影响。
三、3003铝合金搅拌摩擦焊的性能研究3.1 力学性能通过拉伸试验和硬度测试等方法，我们可以对3003铝合金搅拌摩擦焊的力学性能进行评估。
结果表明，经过搅拌摩擦焊后，焊缝的强度和硬度均有所提高。
这主要是由于焊接过程中组织的细化、晶界强化和合金元素的重排等因素所引起的。
此外，焊接后的韧性也有所改善，提高了材料对裂纹等外部应力的抵抗能力。
3.2 耐腐蚀性能铝合金在特定环境下易发生腐蚀现象，因此耐腐蚀性能也是评价其性能的重要指标之一。
研究表明，经过搅拌摩擦焊后，焊缝的耐腐蚀性能得到提高。
这可能是由于焊接过程中合金元素的重新分布和晶界结构的改变所引起的。
此外，焊缝表面光滑度的提高也有助于提高其耐腐蚀性能。
四、结论通过对3003铝合金搅拌摩擦焊的组织与性能进行研究，我们发现焊接过程能够有效地改善材料的组织和性能。
铝合金搅拌摩擦焊技术研究及应用
铝合金搅拌摩擦焊技术研究及应用铝合金搅拌摩擦焊技术是一种高效、环保的焊接方法，在航空航天、交通运输、轻工制造等领域具有广泛应用前景。
本文将从工艺原理、研究进展、优势与挑战等方面进行分析，全面介绍铝合金搅拌摩擦焊技术的研究及应用。
搅拌摩擦焊是一种非传统焊接方法，它将工件接头通过旋转和外力压合的方式进行连接，并在摩擦热量和塑性变形的作用下实现焊接。
铝合金在搅拌摩擦焊过程中，由于高温和塑性变形，形成了均匀的焊接区域，焊缝强度和密封性良好。
与传统的焊接方法相比，铝合金搅拌摩擦焊具有以下几个优点：首先，搅拌摩擦焊无需外加焊接材料，避免了常规焊接中的焊剂使用和气体保护等问题。
这降低了成本，同时减少了环境污染。
其次，搅拌摩擦焊具有较高的焊接速度和效率。
焊接头变形均匀，焊接时间短，适用于大面积或长尺寸工件的焊接。
第三，搅拌摩擦焊对铝合金的应变硬化效应较小，减少了焊接区域的硬化现象，提高了焊缝的塑性和可靠性。
铝合金搅拌摩擦焊技术的研究进展日益丰富。
首先，针对不同铝合金材料和焊接条件，研究者通过调整焊接参数和其他工艺控制手段，优化焊接质量和性能。
例如，通过控制转速、下压力、摩擦时间等参数，可以实现理想的焊接接合。
同时，研究者还对焊接头几何形状、初始材料状态等因素进行改善和控制，提高焊接接合的可靠性。
其次，近年来，通过引入其他技术手段，如电流、激光、超声等，与搅拌摩擦焊相结合，可以进一步提高焊接接合的强度和质量。
例如，搅拌摩擦挤压焊技术将搅拌摩擦焊与挤压焊结合，对铝合金零件进行焊接加工，获得了良好的焊接接合。
此外，铝合金搅拌摩擦焊技术在实际应用中也取得了广泛成功。
在航空航天领域，搅拌摩擦焊被用于连接飞机结构件、涡轮叶片等零部件，取得了良好的焊接接合效果。
在交通运输领域，搅拌摩擦焊被广泛应用于铁路和汽车制造中。
在轻工制造领域，搅拌摩擦焊技术也被广泛应用于电子设备、电池等领域的制造。
然而，铝合金搅拌摩擦焊技术仍面临一些挑战。
《3003铝合金搅拌摩擦焊组织与性能研究》范文
《3003铝合金搅拌摩擦焊组织与性能研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，铝合金因其轻质、高强、耐腐蚀等特性在航空、汽车、船舶等领域得到了广泛应用。
其中，3003铝合金因其良好的加工性能和中等强度成为了研究的热点。
搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding，FSW）作为一种固相连接技术，因其连接质量高、变形小等优点被广泛应用于铝合金的连接。
本文以3003铝合金为研究对象，对其搅拌摩擦焊接的组织与性能进行了深入研究。
二、实验材料与方法1. 实验材料实验所采用的3003铝合金具有良好的塑性和加工性能，常用于制造各种结构件。
该合金的化学成分包括铝、锰、镁等元素。
2. 实验方法（1）搅拌摩擦焊接实验：采用不同的焊接参数进行搅拌摩擦焊接实验，包括焊接速度、旋转速度等。
（2）组织观察：通过金相显微镜、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对焊接接头的组织进行观察。
（3）性能测试：测试焊接接头的力学性能，包括拉伸性能、硬度等。
同时，对焊接接头的耐腐蚀性能进行评估。
三、搅拌摩擦焊组织研究1. 宏观组织观察通过金相显微镜观察焊接接头的宏观组织，可以发现焊接接头由焊核区、热机影响区和母材区组成。
焊核区为均匀的细晶区，热机影响区为部分再结晶区，母材区保持原始的组织形态。
2. 微观组织分析通过SEM和TEM观察发现，焊核区的晶粒得到了显著的细化，且晶界清晰。
在热机影响区，部分晶粒发生了再结晶，晶界处有细小的第二相颗粒析出。
这些第二相颗粒对提高焊接接头的力学性能和耐腐蚀性能具有重要作用。
四、性能研究1. 力学性能通过拉伸实验发现，3003铝合金搅拌摩擦焊接接头的抗拉强度与母材相近，断裂主要发生在热机影响区或母材区。
此外，焊接接头的延伸率和冲击韧性也表现出较好的性能。
2. 硬度焊接接头的硬度分布呈现出一定的梯度变化，焊核区的硬度最高，热机影响区次之，母材区最低。
这种硬度分布有利于提高焊接接头的耐磨性和抗疲劳性能。
铝合金搅拌摩擦焊的研究现状与展望
而搅拌针下面的金属只受到流动金 属的挤压作 用 。
件
Ｋｉ ｎｎ ｒｈａ ｓ Ｃ ７７ 在 ０ ５铝 合 金 搅 拌 摩 擦 焊 接 头 横 截 面 观 察 到 “ 葱 瓣 ”状 花 纹 ， 析 认 为 高 速 旋 转 洋 分 的搅 拌头 产生 摩擦 热使 搅拌 针 周 围的金 属塑 化 ， 并 在 搅 拌 头 旋 转 着 前 进 的 作 用 使 热 塑 化 金 属 沿 搅 拌 头 的 返 回 端 被 挤 向 搅 拌 针 后 方 ， 洋 葱 瓣 ”状 的 花 “
接 板
搅 拌 针
纹 即 为 焊 缝 区金 属 塑 性 流 动 的 结 果 。 柯 黎 明 姬 过 镶嵌 标 识 材 料 的方 法 对 比 Ｌ １／ ２ Ｆ６￣１ Ｉ 铝 合 金 在 光 滑 和 带 螺 纹 搅 拌 头 焊 接 条 件 下 焊 缝 接 头 的形 貌 ， 为 搅 拌 针 表 面 的 螺 纹 是 焊 缝 金 属 在 轴 认 向 流 动 的 主 要 驱 动 力 ， 塑 化 金 属 沿 螺 纹 轴 向 向 上 当 或 向 下 流 动 时 ， 螺 纹 的 热 塑 化 金 属 “ 口 ” 形 在 入 处
直径 、 拌 针直 径 、 转 速度 、 接 速度 、 向压力 、 搅 旋 焊 轴
黄 永 德 ＿通 过 在 Ｌ ２铝 合 金 中镶 嵌 铜 箔 作 为 】 ｑ ＹＩ
标 识 材 料 方 法 研 究 了 搅 拌 摩 擦 点 焊 的 金 属 塑 性 流
动 。 为 塑 化 金 属 在 搅 拌 针 螺 纹 向下 的 压 力 和 轴 肩 认 顶 锻 压 力 作 用 下 ， 螺 旋 状 向 焊 点 底 部 流 动 ， 动 以 运
到焊 点底 部后 受底 板 和周 同未 塑化 金属 的 阻碍 ， 从
《3003铝合金搅拌摩擦焊组织与性能研究》范文
《3003铝合金搅拌摩擦焊组织与性能研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，铝合金因其良好的塑形、强度以及抗腐蚀性能在许多领域得到了广泛应用。
其中，3003铝合金以其独特的物理和机械性能，在汽车制造、航空航天、船舶制造等领域中占有重要地位。
然而，由于3003铝合金的加工难度较高，焊接过程中易出现热影响区问题，因此研究其搅拌摩擦焊的组织与性能变得尤为重要。
本文将深入探讨3003铝合金搅拌摩擦焊的组织结构及其对性能的影响。
二、搅拌摩擦焊原理及实验方法搅拌摩擦焊是一种利用摩擦热和机械压力实现金属材料焊接的技术。
在3003铝合金的搅拌摩擦焊过程中，焊头通过旋转和移动产生的摩擦热将材料加热至塑性状态，随后通过压力将材料连接在一起。
本文采用实验方法，通过改变焊接速度、旋转速度等参数，研究不同工艺条件下的焊接组织与性能。
三、组织结构分析1. 焊接区组织结构通过扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）观察焊接区组织结构，发现焊缝处出现了明显的热影响区，该区域分为热机械影响区和热影响区。
热机械影响区主要呈现出细小的晶粒结构，而热影响区则因温度过高而出现晶粒粗大、相变等现象。
此外，焊接区还观察到一定的金属流动和变形现象。
2. 微观组织结构变化在搅拌摩擦焊过程中，由于摩擦热的产生和机械力的作用，使得焊接区微观组织结构发生了显著变化。
焊缝处的晶粒在高温下发生动态再结晶，形成细小的等轴晶粒。
同时，由于金属的流动和变形，焊缝处还可能形成一些非平衡相。
这些组织结构的变化对焊接接头的性能产生重要影响。
四、性能研究1. 力学性能通过拉伸试验和硬度测试等手段，发现搅拌摩擦焊接的3003铝合金接头具有较高的力学性能。
接头的抗拉强度、屈服强度和延伸率均达到或接近母材水平。
这主要得益于焊接过程中产生的细小晶粒和均匀的微观组织结构。
2. 耐腐蚀性能由于3003铝合金具有良好的耐腐蚀性能，因此研究其搅拌摩擦焊接接头的耐腐蚀性能也具有重要意义。
《3003铝合金搅拌摩擦焊组织与性能研究》范文
《3003铝合金搅拌摩擦焊组织与性能研究》篇一一、引言搅拌摩擦焊作为一种先进的固态连接技术，已被广泛应用于各种金属材料领域，其中3003铝合金作为一种具有优良的成形性、可焊性和耐腐蚀性的材料，在工业制造领域具有广泛应用。
本文以3003铝合金为研究对象，探讨其搅拌摩擦焊的组织与性能变化规律，旨在为优化搅拌摩擦焊工艺及提升焊接接头的性能提供理论支持。
二、实验材料与方法本实验所使用的材料为3003铝合金板材，其化学成分、力学性能等基本参数均符合国家标准。
实验过程中，采用搅拌摩擦焊设备进行焊接，并通过对焊接过程中的工艺参数进行优化，如焊接速度、搅拌头转速等，以获得理想的焊接接头。
三、搅拌摩擦焊组织研究1. 焊接接头组织分析通过对焊接接头进行金相显微镜观察，发现搅拌摩擦焊过程中，焊接接头经历了动态再结晶、晶粒破碎与重新排列等过程。
焊接接头的热影响区分为热机械影响区、热影响区和母材区。
其中，热机械影响区为晶粒细化区，晶界处存在一定程度的溶质原子偏聚现象；热影响区则因受热作用而发生不同程度的组织变化。
2. 焊接接头微观结构分析利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜对焊接接头进行微观结构分析，发现搅拌摩擦焊过程中产生了大量细小的等轴晶粒，且晶粒尺寸随工艺参数的优化而减小。
此外，焊接接头处存在一定程度的晶界偏析现象，但整体上焊接接头的微观结构较为均匀。
四、性能研究1. 力学性能分析通过对焊接接头进行拉伸试验和硬度测试，发现优化工艺参数后，焊接接头的抗拉强度、屈服强度和延伸率均得到显著提高。
其中，抗拉强度接近母材水平，说明焊接接头的力学性能得到了有效提升。
2. 耐腐蚀性能分析通过电化学腐蚀试验和盐雾腐蚀试验对焊接接头的耐腐蚀性能进行分析，发现优化工艺参数后，焊接接头的耐腐蚀性能得到了显著提高。
这主要得益于焊接过程中产生的细小等轴晶粒和均匀的微观结构，使得焊接接头具有较好的耐腐蚀性能。
五、结论本文通过对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. 搅拌摩擦焊过程中，焊接接头经历了动态再结晶、晶粒破碎与重新排列等过程，形成细小的等轴晶粒和均匀的微观结构。
2AL2铝合金搅拌摩擦焊研究
2AL2铝合金搅拌摩擦焊研究我们需要了解搅拌摩擦焊的基本原理。
搅拌摩擦焊是一种利用摩擦热产生的热量和搅拌热加工塑性金属的新型焊接技术。
在搅拌摩擦焊过程中，两个待焊接的金属板之间施加一定的压力，然后让一根带有几何形状不同的搅拌销在高速旋转的情况下，直接插入到两个待焊接的金属板之间，通过机械搅拌和摩擦热的作用将金属板摩擦加热到塑性变形温度，并且在塑性变形状态下通过搅拌销的作用在两个金属板之间进行有效的连接，最终形成一根完整的焊接接头。
在2AL2铝合金搅拌摩擦焊的研究中，首先需要考虑的是焊接参数的选择。
焊接参数包括搅拌摩擦焊的转速、下压力、摩擦时间等。
这些参数的选择将直接影响到焊接接头的质量和性能。
如何选择合适的参数，是焊接过程中需要解决的重要问题之一。
研究者们可以通过实验和仿真分析等手段，探讨2AL2铝合金在不同焊接参数下的焊接行为和焊接接头的性能。
焊接过程中的金属组织和力学性能是需要重点关注的问题。
2AL2铝合金具有较高的塑性和导热性能，因此在搅拌摩擦焊过程中容易发生塑性变形和微观组织变化。
研究者们可以通过金相显微镜、电子显微镜等手段观察焊接接头的金相组织结构，分析晶粒尺寸、析出相分布等微观结构特征；同时可以通过拉伸试验、硬度测试等手段测试焊接接头的力学性能，包括抗拉强度、屈服强度、延伸率等指标。
通过对金属组织和力学性能的研究，可以为优化焊接工艺提供可靠的理论依据。
2AL2铝合金搅拌摩擦焊的接头强度和耐腐蚀性也是研究的重点之一。
焊接接头的强度和耐腐蚀性直接关系到焊接接头的实际应用性能。
研究者们需要通过拉伸试验、冲击试验、疲劳试验等手段评估接头的强度性能，并通过盐雾试验、腐蚀试验等手段评估接头的耐腐蚀性能。
通过对接头强度和耐腐蚀性能的评估，可以为2AL2铝合金搅拌摩擦焊的实际应用提供参考依据。
2AL2铝合金搅拌摩擦焊的工艺优化和参数控制也是研究的重点之一。
在实际生产过程中，如何通过合理的工艺优化和参数控制，提高焊接接头的质量和稳定性，是需要解决的难题。
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热处理强化
非热处理强化
焊接性良好
焊接性差
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铝合金搅拌摩擦焊技术研究进展
二、国外FSW技术发展与应用
船舶和海洋工业：快艇、游船等的甲板、侧板、防水隔板、船体外壳、主 体结构件、直升机平台、离岸水上观测站、船用冷冻器、帆船桅杆和结构 件。
铝合金搅拌摩擦焊技术研究进展
铝合金搅拌摩擦焊技术研究进展
CASC
2020/4/12
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1
铝合金搅拌摩擦焊技术研究进展 报告提纲
一、搅拌摩擦焊技术特点 二、国外搅拌摩擦焊技术发展与应用 三、航天八院搅拌摩擦焊技术发展与应用 四、航天八院搅拌摩擦焊技术发展方向 五、致谢
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三、八院搅拌摩擦焊技术发展与应用
1、掌握搅拌头结构选材和外形设计 2、研制搅拌摩擦焊工艺装备 3、制定搅拌摩擦焊技术标准 4、研究确定搅拌摩擦焊接头缺陷有效检测手段 5、搅拌摩擦焊工程应用实践
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铝合金搅拌摩擦焊技术研究进展
全搅拌摩擦焊的H-2B火箭贮箱
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轨道交通
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铝合金搅拌摩擦焊技术研究进展
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6条8mm厚纵缝
2条变截面纵缝 （8~16.5mm）
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铝合金搅拌摩擦焊技术研究进展
搅拌摩擦焊在航天工业上的应用：Fokker
欧洲Fokker Space公司用 FSW焊接Ariane 5 发动机
主承力框
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铝合金搅拌摩擦焊技术研究进展 搅拌摩擦焊在航天工业上的应用：波音
Delta 2 IV”
波 音 公 司 “ 德 尔 塔 系 列 运 载 火 箭
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火 箭 发 射
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波音公司应用经验
1、低成本（总费用节省60%）、高效（制造周期从23天减少到6 天），生产当量由以前的8~17枚/年提高到95枚/年；
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铝合金搅拌摩擦焊技术研究进展
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汽车工业
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铝合金搅拌摩擦焊技术研究进展
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铝合金搅拌摩擦焊技术研究进展
2、降低缺陷概率：由1/838.2mm降到1/7620mm； 3、减少焊前/焊后化学处理和热处理； 4、不需要添焊丝、焊料、保护气； 5、静态拉伸强度、断裂强度和疲劳增加30~50%（常温和低温）
。
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铝合金搅拌摩擦焊技术研究进展 国外FSW技术应用-外贮箱（洛·马公司）
兵器工业
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电子工业
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相控阵雷达基板
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电力工业
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航天：运载火箭燃料贮箱、发动机承力框架、铝合金容器、航天飞机外贮 箱、载人返回舱等。
航空：飞机蒙皮、衍条、加强件之间连接、框架连接、飞机壁板和地板连 接、飞机门预成形结构件、起落架仓盖、外挂燃料箱。
车辆工业：高速列车、轨道货车、地铁车厢、轻轨电车。 汽车工业：汽车发动机引擎、汽车底盘支架、汽车轮鼓、车门预成形件、
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航空工业
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铝合/12
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铝合金搅拌摩擦焊技术研究进展
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铝合金搅拌摩擦焊技术研究进展
一、搅拌摩擦焊技术特点
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一、优点：
1、与数控技术无缝集成； 2、优质、绿色、高效、低成本、节能； 3、低应力、近无变形； 4、焊前/焊后处理简单。
二、缺点：
1、装备专用性强； 2、零件精度和装配精度要求高。
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FSW-MIG焊接变形比较
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铝合金搅拌摩擦焊技术研究进展
与TIG焊变形比较（铝合金试件）
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铝合金搅拌摩擦焊技术研究进展
机床焊接过程
类似于铣床加工， 需要对接板件压紧； 不需要传统焊工的 技术等级培训； 自动化焊接过程； 噪音低，无污染；
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铝合金搅拌摩擦焊技术研究进展 焊接工艺适应性好-全系列铝合金
铝合金系列
Cu Mn Si Mg Zn other
1xxx 2xxx 3xxx 4xxx 5xxx 6xxx 7xxx 8xxx
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铝合金搅拌摩擦焊技术研究进展
航天工业
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铝合金搅拌摩擦焊技术研究进展 推进剂贮箱纵缝
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铝合金搅拌摩擦焊技术研究进展
DeltaⅣ火箭贮箱—FSW+VPPA
2020/4/12
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车体框架、升降平台、燃料箱、逃生工具等。
其他工业：发动机壳体、冰箱冷却板、电器分封装、天然气、液化气贮箱、 轻合金容器、家庭装饰、镁合金制品等。
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2.1船舶工业
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