friction stir welding

定义：高速旋转的搅拌头插入工件后沿焊接方向运动，在搅拌头与工件的接触部位产生摩擦热，使其周围金属形成塑性软化层；软化层金属在搅拌头旋转的作用下填充搅拌针后方所形成的空腔，并在搅拌头轴肩与搅拌针的搅拌及挤压作用下实现材料连接的固相焊接方法。

学科：机械工程（二）_机械制造工艺与设备_焊接与切割_摩擦焊

相关名词：摩擦焊 惯性摩擦焊 焊接

图片来源：视觉中国

【延伸阅读】

搅拌摩擦焊是焊接方法的一种。它利用高速旋转的搅拌针插入被焊工件内与被焊材料发生摩擦并使其发生塑化，搅拌针在高速旋转的同时也沿工件的接缝与工件相对移动，在搅拌头的搅拌与压力的作用下实现接头的连接。

1991年，英国焊接研究所在工件接头处以摩擦方式快速摆动弯曲的圆锥体，使材料发生连续塑性变形而实现了工件的连接，从此开始了搅拌摩擦焊技术的研究。21世纪初，随着搅拌工具、材料、压力传感器和控制系统等关键技术的不断突破，搅拌摩擦焊正式投入工业应用。如今，它作为一种重要的高端焊接技术，广泛应用于军事、航空航天、船舶、汽车制造等领域。

搅拌摩擦焊的过程中，所产生的热量仅使被焊材料达到热塑性状态，而未达到金属熔点，所以它属于固相连接技术。搅拌摩擦焊材料适用性强，能够实现铝镁钛钢铜等金属、复合材料、热裂纹敏感性材料、异种材料的焊接。与熔焊相比，搅拌摩擦焊的优点是：接头机械性能好，不易出现裂纹、气孔等缺陷；焊后接头残余应力和变形小，材料在搅拌头的搅拌——挤压的反复作用下，残余应力得到释放；能够实现全位置（如平焊、立焊、仰焊、俯焊等）和多种接头形式（如搭接、T形接头、对接等）的焊接；焊接过程操作过程简单，便于实现机械化、自动化连接；焊接过程热辐射小、无烟尘、功耗低、焊接效率高。搅拌摩擦焊也存在一定的不足之处，主要是：焊接过程中搅拌头的磨损消耗太快，需要定期更换；焊接时产生的压力较大，对焊接设备要求较高；工件需要刚性固定，对焊接装配精度要求较高。

我国1996年引入搅拌摩擦焊技术后，在搅拌摩擦焊接头性能及缺陷形成机制、搅拌头的选材与结构设计、焊接过程中热塑性金属的迁移规律、搅拌摩擦焊的产热机理及焊后热处理等方面进行了大量的研究工作，取得了很多成果。随着基础研究、技术开发与应用推广的不断深入，形成了多种创新性的材料加工方法，主要有搅拌摩擦点焊、搅拌摩擦塞焊、静轴肩搅拌摩擦焊、双轴肩搅拌摩擦焊、复合能场搅拌摩擦焊、搅拌摩擦增材制造等。这些新技术的出现促进了搅拌摩擦焊技术的精细与完善。

（延伸阅读作者：中国航发北京航空材料研究院 张鹏）

责任编辑：张鹏辉