汽车制造驶上搅拌摩擦焊之路
瑞典研究者改进汽车搅拌摩擦焊接工艺
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。特别是铝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。
瑞典研究者改进汽车搅拌摩擦焊接工艺
发布日期：2014-07-04来源：盖世汽车网作者：汽车材料网[
核心提示：搅拌摩擦焊接技术（FSW）是一项比较先进的汽车制造工艺，而近日，瑞典西部大学（University West）研究者指出了这项工艺的两项缺
搅拌摩擦焊接技术（FSW）是一项比较先进的汽车制造工艺，而近日，瑞典西部大学（University West）研究者指出了这项工艺的两项缺点——焊接路径精度低以及焊接温度难以控制。
技术障碍尚存
目前，搅拌摩擦焊接法尚面临两项挑战。第一点就是机器人合规问题。路径精度是搅拌摩擦焊接中保证焊接质量的重要一环。焊接路径出现偏差容易导致焊接缺陷的出现。
第二点是针对不同几何形状的材料，该方法的散热性不同。这一问题会导致焊接温度不一致。特别是在力控制机器人操作时，由于机器人的操作力度被事先设定，因此或将会出现焊接缺陷、甚至材料过热损坏。
通过以上方法，完成一个三维的焊接工序仅需要几个小时，而采用以前的人工检测，则需要花费1周时间。
本文作者Dr. Jeroen De Backer表示，在混合动力和电动车中也可采用全新的焊接方法。电动车和混动车的电池模块中存在多种金属材料，例如铝和铜。摩擦搅拌焊接法或许能够用于将电池直接固定在汽车底盘中，让电池成为车身承载结构的一部分。
解决方案
为了解决第一个问题，研究者在某此焊接工序完成后测量路径偏差，并用摄像机和激光距离探测器在焊接进行时监控。采用这种方法可以评估出焊接过程中焊头位置偏移量，减少焊接缺陷的出现率。
谈搅拌摩擦焊技术
成功案例介绍及经验总结
01
成功案例一
某航空制造企业成功应用搅拌摩擦焊技术，实现了铝合金材料的可靠连
接。通过合理的工艺参数设置和操作规范，获得了高质量的焊接接头，
提高了生产效率。
02
成功案例二
某轨道车辆制造企业采用搅拌摩擦焊技术，实现了不锈钢车体结构的快
速、高效连接。通过优化工艺参数，降低了焊接变形和应力，提高了焊
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汽车制造领域
车身结构的连接
搅拌摩擦焊技术可用于汽车车身结构的连接，提高车身的强度和刚度。
新能源汽车电池托盘的焊接
搅拌摩擦焊技术还可用于新能源汽车电池托盘的焊接，提高电池托盘的稳定性和安全性。
轨道交通领域
轨道车辆的制造
搅拌摩擦焊技术可用于轨道交通领域中轨道车辆的制造，提高车辆的稳定性和安全性。
地铁车辆车体的焊接
搅拌摩擦焊技术还可用于地铁车辆车体的焊接，提高车体的强度和刚度。
新能源领域
太阳能板的焊接
搅拌摩擦焊技术可用于新能源领域中太 阳能板的焊接，提高太阳能板的稳定性 和效率。
VS
风力发电机叶片的焊接
搅拌摩擦焊技术还可用于风力发电机叶片 的焊接，提高叶片的稳定性和安全性。
03
搅拌摩擦焊技术工艺流程与设 备
，能够产生摩擦热和塑性变形，实现材料的连接。
控制系统
02 用于控制搅拌头的旋转速度、压力和焊接时间等参数
，确保焊接过程的稳定性和可控性。
焊接夹具
03
用于固定待焊接的材料，确保焊接过程的稳定性和精
度。
设备选型与维护
设备选型
根据生产需求和预算等因素，选择适合的搅拌摩擦焊设备，包括搅拌头的类型、尺寸和 控制系统等。
搅拌摩擦焊原理
搅拌摩擦焊原理
搅拌摩擦焊是一种固态焊接方法，通过机械震动和摩擦热来实现焊接。
其原理基于热塑性材料的可塑性和可变形性，通过摩擦热加热两个焊接件的接触面，使金属软化并形成可塑性，然后施加压力，使两个焊接件发生塑性变形混合，最终形成均匀的焊缝。
搅拌摩擦焊主要包括以下几个步骤：
1. 两个待焊接的金属件通过紧密贴合。
2. 在接触面之间施加一定的压力。
3. 使用专用搅拌头，通过高速旋转在接触面上施加摩擦力，引发摩擦热。
4. 随着摩擦热的积累，金属开始加热并软化。
5. 一旦达到足够的软化温度，停止搅拌并继续施加压力，使两个金属件发生塑性变形。
6. 继续施加压力，使金属在接触面上混合，形成焊缝。
7. 冷却后，焊缝区域重新硬化，完成搅拌摩擦焊。
搅拌摩擦焊具有许多优点，包括焊接速度快、焊接接头强度高、焊接过程无火花、无气体和溶剂的排放等。
它可以应用于各种金属材料的焊接，特别适用于铝合金、镁合金等难焊性材料。
搅拌摩擦焊广泛应用于汽车制造、航空航天、船舶制造等领域。
搅拌摩擦焊研究现状
搅拌摩擦焊研究现状第一篇：搅拌摩擦焊研究现状搅拌摩擦焊技术在国内外的发展状况搅拌摩擦焊的技术特点是焊接金属不熔化，焊缝为锻造的细晶组织，并且作业环境不受限，适合于大型结构的焊接，同时工艺参数少、参数裕度大，焊接质量稳定，是一项高效、低成本、环保的固相焊接新技术。
正是由于搅拌摩擦焊所具有的这些技术特色和优点，这项技术被称之为焊接技术的一场革命，也使得这项技术从发明至今的短短十几年内，得到了其它焊接方法从未有过的快速发展，尤其是在国外，搅拌摩擦焊技术发展和工业应用的速度之快令人瞠目结舌。
首先表现在搅拌摩擦焊应用的材料上，除了各种铝合金、镁合金和铜合金以外、钛、钢甚至高温合金等高熔点高热强金属材料的搅拌摩擦焊技术研究甚至工业应用也已经开始。
当前，搅拌摩擦焊单道一次焊透铝板的能力为最厚100mm、最薄0.5mm，焊接铜板最厚达50mm，焊钛合金最厚达25mm。
从焊接方法的发展来看，搅拌摩擦焊已从最初的一体式搅拌头焊接方法发展衍生出了分体搅拌头（可回抽搅拌头，固定轴肩搅拌头）式搅拌摩擦焊、双焊接头（同面共主轴反向旋转，双面双主轴）搅拌摩擦焊、双轴肩搅拌摩擦焊、高转速搅拌摩擦焊以及搅拌摩擦点焊等。
由于搅拌摩擦焊是通过搅拌工具施加的运动和作用力使被焊材料形成焊缝的，焊接过程中的作用力很大，因此焊接设备本身刚性一般都很大、很笨重。
但国外搅拌摩擦焊设备已从最初的类铣床结构发展出了动龙门动横梁多轴联动搅拌摩擦焊设备、机器人搅拌摩擦焊设备、移动式搅拌摩擦焊设备甚至便携式搅拌摩擦焊设备。
焊接设备的发展，也使搅拌摩擦焊的适用对象从简单规则形状焊缝发展到了空间曲线焊缝的焊接和外场的维修补焊。
最后，从工业应用来看，搅拌摩擦焊已在先进国家的航空、航天、兵器、电力电子、石油化工、船舶、轨道交通、汽车等制造领域得到了大量应用，应用部位已从非承力、次承力结构发展到关键承力结构上，搅拌摩擦焊在国外铝、镁等轻合金结构制造上正在成为主导甚至必选的制造技术手段。
搅拌摩擦焊工艺在轨道车辆上的应用
搅拌摩擦焊工艺在轨道车辆上的应用搅拌摩擦焊（FSW）是一种新型的可靠焊接技术，它可以在不融化金属的情况下实现高效的焊接，具有成本低、安全可靠和环保等特点。
近年来，在轨道车辆制造领域中，搅拌摩擦焊工艺已经得到广泛应用，并且取得了较好的效果。
首先，搅拌摩擦焊工艺可用于铝合金车身构造焊接。
轨道车辆的车身是由一系列结构件组成的，这些结构件需要通过高强度的焊接技术来连接。
传统的焊接方法往往需要采用高温高压的焊接方式，这种方法在很大程度上会损坏车身的质量和表面。
与此相比，搅拌摩擦焊工艺采用机械方式将金属板材逐层焊接，不会产生过多的热量和压力，从而不会损坏铝合金的质量和表面。
其次，搅拌摩擦焊工艺可用于轨道车辆的内壁和地板焊接。
内壁和地板是轨道车辆内部结构的重要组成部分，它们需要使用可靠的焊接技术来连接。
搅拌摩擦焊技术可以通过调整摩擦焊接头的形状和大小、调整焊接头的速度和压力，实现内壁和地板的不间断焊接。
这种焊接方式不仅可以保持车辆的稳定性和平衡性，而且可以节约制造成本。
最后，搅拌摩擦焊工艺可用于轨道车辆制造过程的半自动化和全自动化。
搅拌摩擦焊技术可以通过使用焊接机器人和控制系统，实现轨道车辆制造过程的半自动化和全自动化。
采用这种方式可以大大提高工作效率，并减少人工焊接造成的损伤和错误。
总之，搅拌摩擦焊技术在轨道车辆制造领域中的应用前景十分广阔。
随着其技术的不断发展和改进，相信搅拌摩擦焊技术将更好地服务于轨道车辆制造行业，为建设更为安全、高效、舒适的现代交通运输系统做出新的贡献。
近年来，全球轨道交通行业发展迅速，加强了对于高质量、高效率和环保的要求，因而搅拌摩擦焊工艺应用范围得到了广泛拓展和应用。
下面列举一些相关的数据，并对其进行分析：1. 搅拌摩擦焊用于地铁车辆框架的比例在不断增加。
据英国机动车公司（BJM）公布的数据，该公司2017年在墨西哥制造了320台地铁车，其中使用到了FSW技术。
而截至2021年，使用该技术制造的车辆已占到该公司总生产量的60%。
搅拌摩擦焊接装置
搅拌摩擦焊接装置你听说过搅拌摩擦焊接吗？这个名字听起来好像是一种高级的科技武器，实际上它是一种非常聪明又实用的技术，专门用来把两块金属“粘”在一起。
不过，说到这个技术，大家第一反应可能都会皱眉头，想不通怎么“搅拌”跟“焊接”能搭上边。
其实嘛，原理可简单得很——就是通过高温摩擦让金属局部熔化，再加上不断的搅拌，就能把两块金属合成一体。
好像在做美食一样，热锅冷油，把食材搅拌一下就能变成一道菜，是不是有点类似？哈哈，虽然这玩意儿看起来很科幻，但它真的是现代工业中不可或缺的一部分，尤其在航空、汽车制造这些高精尖领域里，搅拌摩擦焊接简直是个“黑科技”。
你想象一下，一块金属表面粗糙不平，别说焊接，连两块金属贴在一起都难。
而搅拌摩擦焊接的神奇之处就在于它能通过机械的力量，强制让两块金属的表面在高温下“跳舞”，一边摩擦一边熔化，最后就像两个老朋友握手言和，稳稳地结合在一起。
真是挺神奇的，简直比魔术还要神秘。
比起传统的焊接方式，搅拌摩擦焊接有个好处，那就是它不会像普通焊接那样产生高温弯曲，甚至根本不需要填充任何材料。
简单来说，这就是“零缺陷”的焊接方法。
你想啊，很多时候传统焊接留下的瑕疵或者气孔，都是最麻烦的事情，这时候搅拌摩擦焊接的出现，简直就是让人眼前一亮。
你会发现，搅拌摩擦焊接可不单单是解决了焊接的难题。
比如说，在汽车制造中，尤其是一些车体的铝合金部分，这种技术已经成为了标准配置。
为什么呢？因为它能保证焊接点的强度，而且没有那些传统焊接方法产生的“热影响区”，那种有点脆弱、容易出现裂纹的区域。
要知道，做汽车的时候，大家最担心的就是车身强度了。
要是有一个焊接点出问题，车子开着开着就可能变形，那多危险啊。
搅拌摩擦焊接的出现，不仅让这个问题得到了解决，还使得生产线效率大大提高。
更别提它的环保优势，完全没有那么多有害气体的排放，简直是环保先锋！这种技术对于金属材料的适应性也是超级强的，像铝合金、钛合金、甚至是一些高强度钢材，它都能搞定。
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。
搅拌摩擦焊技术应用现状和发展趋势
万方数据搅拌摩擦焊接过程中，接头温度峰值始终处于材料熔化点以下（约为材料熔点的０．８），不会出现材料熔化，从而避免了常规熔焊工艺中因熔化一凝固现象的存在所造成的各种焊接缺陷。
所以，搅拌摩擦焊是一种固相焊接技术。
接头材料在高温软化状态下，由于搅拌图１搅拌摩擦焊基本原理及工艺过程头的挤压而形成牢固的锻造细晶组织（与此不同的是，熔焊接头通常为晶粒粗大的铸造组织）。
与其他焊接方法相比，搅拌摩擦焊具有以下特点：（１）搅拌摩擦焊是一种固相连接技术，接头性能优异。
（２）焊前不需要开坡口，可以节省焊前准备工时。
（３）焊接过程中不需要保护气，也不需要填充材料。
（４）焊接过程容易实现自动化，可以实现全位置焊接，接头质量一致性好。
（５）焊接热输入小，从而导致焊接变形小、接头残余应力水平低，是一种低应力，小变形焊接技术。
（６）焊接过程中无飞溅、无弧光，无辐射，是一种绿色焊接技术。
（７）焊接效率高、能耗低，是一种高效焊接技术。
搅拌摩擦焊技术的这一系列特点使其对于以铝合金为代表的轻金属结构焊接具有非常重要的意义，在航空、航天、船舶、列车、汽车以及电力、电子等领域具有非常广阔的应用前景。
：．搅拌摩擦焊技术应用现状搅拌摩擦焊作为一种轻合金材料连接的优选焊接Ｅ口！唑堡笙！塑壁董皇塑型参磊加工热加工ｗｗｗ，ｍａｃｈｉｎｉｓｔ．ｃｏｍ，ｃｎ技术，已经从技术研究迈向高层次的工程化和工业化应用阶段，如在美国的宇航制造工业、北欧的船舶制造工业和日本的高速列车制造等领域，搅拌摩擦焊技术都得到了广泛应用。
搅拌摩擦焊技术１９９５年（通过申请专利）进入中国，但是这项技术在中国真正获得发展却是在２００２年以后——中心成立以来的这几年时间，它是以中国自主研制的第一台专机搅拌摩擦焊设备的交付使用为标志的。
２００２年以来，搅拌摩擦焊技术已被迅速推广到国内的航空、航天、船舶、电力、电子以及汽车等领域，并在几十种产品型号中得到应用。
１．搅拌摩擦焊技术在航天型号产品研制中的应用由于轻量化的需要，航天领域大量采用了铝合金结构——最适合采用搅拌摩擦焊技术，从而使搅拌摩擦焊技术最早在火箭、航天飞机等宇航产品中得到推广。
谈搅拌摩擦焊技术研究与应用
CATALOGUE 目录•搅拌摩擦焊技术简介•搅拌摩擦焊技术研究现状•搅拌摩擦焊技术在不同领域的应用•搅拌摩擦焊技术的前景展望与发展趋势•结论搅拌摩擦焊是一种新型的焊接方法，其核心是利用搅拌头与工件之间的摩擦热和塑性变形热，使工件局部加热至塑性状态，并在搅拌头的强烈搅拌作用下实现材料的连接。
与传统的熔焊方法不同，搅拌摩擦焊过程中不涉及熔化，因此可以避免熔焊过程中出现的元素烧损、接头组织性能恶化等问题。
高效节能接头质量高适用范围广操作简单ABCD航空航天领域汽车制造领域其他领域轨道交通领域搅拌摩擦焊技术的应用范围搅拌摩擦焊技术的研究进展搅拌摩擦焊技术自发明以来，经过多年的研究和发展，已经在多个领域得到广泛应用。
在科研方面，研究者们不断探索新的搅拌摩擦焊技术，提高其焊接质量和效率。
在应用方面，搅拌摩擦焊技术已经应用于航空、航天、汽车、船舶等领域，取得了良好的效果。
010203搅拌摩擦焊技术的优势与局限搅拌摩擦焊技术的研究热点与挑战总结词搅拌摩擦焊技术在航空航天领域的应用具有广泛性和重要性。
要点一要点二详细描述搅拌摩擦焊技术在该领域主要用于制造飞机和火箭等关键部件，如铝合金和钛合金的焊接。
相比传统焊接方法，搅拌摩擦焊技术具有更高的焊接质量和更快的焊接速度，提高了生产效率，降低了制造成本。
此外，搅拌摩擦焊技术还具有较好的接头强度和耐腐蚀性，使得飞机和火箭等关键部件的寿命更长、安全性更高。
航空航天领域总结词搅拌摩擦焊技术在汽车制造领域的应用日益增多，成为汽车制造的重要焊接方法之一。
详细描述搅拌摩擦焊技术在该领域主要用于制造汽车车身、底盘和发动机等关键部件，如低碳钢、铝合金和不锈钢的焊接。
相比传统焊接方法，搅拌摩擦焊技术具有更高的焊接质量和更快的焊接速度，提高了生产效率，降低了制造成本。
此外，搅拌摩擦焊技术还具有较好的接头强度和耐腐蚀性，使得汽车的关键部件更加可靠、耐用。
总结词搅拌摩擦焊技术在船舶制造领域的应用具有广泛性和重要性。
搅拌摩擦焊讲述
搅拌摩擦焊搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding ，简称FSW ）是由英国焊接研究所于1991年提出的一种固态连[1]接方法。
与传统的熔化焊接方法相比较，搅拌摩擦焊具有晶粒细小、力学性能良好、焊接时不需使用保护气体、焊接后残余应力和变形小等优[2]点。
搅拌摩擦焊自提出以来，引起了各国学者和研究机构的广泛重视，成为了国内外的研究热点。
经过十几年的发展，搅拌摩擦焊这种新型固相焊接方法已经从技术研究层面迈向高层次的工程化和工业化应用阶段，成为铝及铝合金首选的连接工艺。
目前，搅拌摩擦焊在航空航天工业、造船业、汽车业等工业领域有了广泛的应用。
近年来，国内轨道车辆制造技术快速改进，搅拌摩擦焊技术开始用于铝合金车体制造。
搅拌摩擦焊铝合金车体的成功试制，标志着搅拌摩擦焊技术在国内轨道车辆工程化应用的开始。
1、搅拌摩擦焊工艺及接头组织性能特点1.1 搅拌摩擦焊焊接工艺过程[3]搅拌摩擦焊的焊接工艺如图1-1所示。
置于垫板上的对接工件通过夹具夹紧，以防止对接接头在焊接过程中松开。
一个带有特型焊针的搅拌焊头旋转并缓慢插入两块对接板材之间的焊缝处。
焊针的长度接近焊缝的深度，当旋转的焊针接触工件表面时，与工件表面快速摩擦产生的摩擦热使接触点材料的温度升高，强度降低。
焊针在外力作用下不断顶锻和挤压接缝两边的材料，直至轴肩紧密接触工1-接缝；2-搅拌头前沿；3-前进侧；4-母材；5-搅拌针；6-搅拌头后沿；7-焊缝；8-搅拌头旋转方向；9-后退侧图1-1 搅拌摩擦焊焊接工艺过程件表面为止。
这时，由旋转轴肩和焊针产生的摩擦热在轴肩下面和焊针周围形成大量的塑化层。
当工件相对焊针移动或焊针相对工件移动时，在焊针侧面和旋转方向上产生的机械搅拌和顶锻作用下，焊针的前表面把塑化的材料移送到焊针后表面。
这样，焊针沿着接缝前进时，搅拌焊头前头的对接接头表面被摩擦加热至轴向压力 前进方向12 3 4 56789超塑性状态。
结果，焊针摩擦接缝，破碎氧化膜，搅拌焊头后方的磨碎材料。