航空轻金属的搅拌摩擦焊FSW真空包装

搅拌摩擦焊（FSW）技术是由英国焊接研究所（TWI）针对铝合金、镁合金等轻金属开发的一种固相连接技术，因其焊接变形小，无裂纹、气孔、夹渣等优点，被誉为“继激光焊后又一次革命性的焊接技术”。搅拌摩擦焊不需填充材料和保护气体，能耗低，对环境无污染，是一种绿色连接技术。搅拌摩擦焊技术一出现就受到航空界的青睐，已在火箭推进器贮箱制造、飞行器轻金属连接等方面得到应用。搅拌摩擦焊技术的基本原理及工艺其过程可分为3个阶段：搅拌针插入母材，搅拌头移动焊接，搅拌针拔出。第二个阶段为稳定的焊接过程，为3个过程中最为重要的部分。摩擦产生的热量对整个搅拌摩擦焊过程影响最大。搅拌摩擦焊过程的产热主要依靠搅拌头与母材作用界面摩擦，包括轴肩下表面产热及搅拌针表面产热，焊缝区塑性变形产热也占一部分；而散热过程主要是向搅拌头、母材以及垫板的热传导散热，以及向工件端面及表面的对流辐射散热。对搅拌摩擦焊过程中材料流动及接头成形的研究主要包括材料流动的可视化和计算机模拟，目前常用的试验手段主要有“急停技术”（搅拌针冷冻技术）、嵌入标记材料等。轻量化是航空领域一直追求的发展方向之一，铝合金在轻量化方面显示的性能优势推动了其在航空制造领域的应用，而搅拌摩擦焊技术最适合航空航天领域中大量的铝合金结构制造。搅拌摩擦焊技术在我国的新型航空航天武器装备制造中首先得到了应用。搅拌摩擦焊可实现管/管、板/板的可靠连接，接头形式可以设计为对接、搭接，可进行直焊缝、角焊缝以及环焊缝的焊接，可以进行单层或多层一次焊接成形，由于搅拌摩擦焊过程自身特性，可以将氧化膜破碎、挤出，焊前表面清理不如熔焊要求的严格。对于铝合金的焊接，搅拌头的旋转速度可以从几百到上千r/min。焊接速度一般在1~15mm/s。搅拌摩擦焊的焊接速度与搅拌头转速密切相关，搅拌头的转速与焊接速度可在较大范围内选择，只有焊接速度与搅拌头旋转相互配合才能获得良好的焊缝。搅拌摩擦焊可以方便地实现自动控制，在搅拌摩擦焊过程中搅拌头要压紧工件。

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