攪拌摩擦焊的工作原理

     攪拌摩擦焊是一種新興的理想的綠色連接技術，其工作原理如圖，攪拌頭由夾持器與特形指棒兩部分構成。焊接時，攪拌頭高速旋轉并首先使特形指棒迅速鉆進被焊對接板的焊縫，夾持器的圓柱體端面與工件表面緊密接觸，進而夾持器帶著施焊特形指棒沿著焊接方向移動，由于旋轉的特形指棒與工件的摩擦作用而產(chǎn)生大量的熱作用，家還是那個夾持器軸間與被焊板表面輔助的摩擦熱，使得在攪拌頭特形指棒周圍的材料熔融，由于叫辦理的作用被轉移到特形指棒后側，形成焊縫。

2  攪拌摩擦焊的優(yōu)點

     攪拌摩擦焊是基于摩擦焊基本原理的一種新興固相連接技術。與常規(guī)的摩擦焊技術和傳統(tǒng)的融化焊技術相比，它具有以下優(yōu)點：

     （1）焊縫力學性能好  由于驕傲辦摩擦焊是一種固相連接方法，其焊接溫度較低，焊縫金屬僅達到塑性狀態(tài)，沒有熔化，保持著母材的冶金性能，故不會出現(xiàn)熔化過程中焊縫處大范圍的熱塑性變形過程和焊接缺陷。而且，焊縫金屬的晶粒組織比母材金屬的更細小，強度超過熱影響區(qū)的強度，合金元素也沒有被蒸發(fā)或燒損，沒有改變合金的成分及相組成，焊后接頭處的變形量和殘余應力比熔化焊的小很多，無裂紋、夾雜、氣孔缺陷少。因此，接頭的力學性能好，可以基本實現(xiàn)板件的低應力無變形焊接。

     （2）成本低、效率高  攪拌摩擦焊是通過攪拌頭與焊件之間的摩擦和攪拌作用，逐步實現(xiàn)整條焊縫的焊接的，比熔化焊甚至常規(guī)摩擦焊更節(jié)省能源。在焊接過程中，不需要添加其他焊接才來哦，如焊條、焊絲、焊劑和保護氣體等。唯一小號的是攪拌頭。通常在鋁合金焊接時，一個工具鋼攪拌頭可以焊接800米長的焊縫。而且，其焊接設備教簡單，可以經(jīng)過現(xiàn)有的機床改造而成，焊接工藝參數(shù)少，操作方便。因此，很容易實現(xiàn)全方位的自動化焊接，可以大大地提高工作效率和焊接能量的利用率。

    （3）適用范圍廣泛  由于驕傲辦摩擦焊可以消除熔化焊時形成的液化裂紋或結晶裂紋，所以可以焊接熱裂紋敏感的材料，可實現(xiàn)鑄件與擠壓件，金屬與非金屬材料等異種材料的連接，入：鋁和銀的焊接；通過對擠壓型材料進行焊接，可制成大型結構件，如船板、框架、平臺等。還有，隨著攪拌摩擦焊研究的不斷深入，其可以實現(xiàn)從仰焊到俯焊的各種位置的焊接，并適用于多種形式的焊接接頭，如搭接、對接、角接接頭等，甚至可以焊接多層才材料后厚度變化的結構。

    （4）環(huán)保，無污染  作為一種固相連接方法，攪拌摩擦焊焊前和焊接過程中對環(huán)境沒有污染。焊前工件不需要進行嚴格的表面清理，焊接過程中的摩擦和攪拌可以去除焊件表面的氧化膜，且無煙塵和飛濺，噪音小。

      同時，隨著攪拌摩擦焊技術的不斷深入，其缺點也在逐步被發(fā)現(xiàn)及改進，具體不足有以下三個方面：

     （1）裝夾要求高  固定攪拌頭需要特定的夾具；被焊工件必須剛性固定，防止焊接過程中焊間隙變大；被焊工件的背面必須有墊板，防止焊縫塑性金屬塌陷、焊穿。

     （2）參數(shù)不易選  焊接工具的設計、工藝參數(shù)及力學性能只針對較小范圍，一定厚度的合金適用。當焊接工藝參數(shù)選擇不當時，焊縫會產(chǎn)生一些在熔化焊接過程中不會出現(xiàn)的缺陷，如飛邊、溝槽、隧道等缺陷。

     （3）其他  焊針退時會在焊縫末端留下一個小孔，在大多數(shù)情況下，只能用其他焊接方法填充小孔；受焊縫方向的限制，在需要使用手提焊機的情況下，不適合采用攪拌摩擦；不銹鋼等高熔點金屬材料及復合材料的焊接有待于進一步的試驗研究、拓展應用。

     近些年來，為了彌補上述的不足，研究人員發(fā)明了很多新的攪拌焊接方法，如激光輔助攪拌摩擦焊，無匙孔攪拌摩擦焊，復合攪拌摩擦焊等。