1、攪拌摩擦焊常用術語第1頁，共25頁，2022年，5月20日，15點23分，星期三第2頁，共25頁，2022年，5月20日，15點23分，星期三一、攪拌摩擦焊 Friction Stir Welding 由英國焊接研究所（TWI）與1991年開發的一種專利技術，是一種新型的固相連接工藝。焊接時，將兩被焊母材固定在剛性襯墊上，高速旋轉的攪拌頭插入接縫沿接縫移動，接縫被摩擦加熱至塑性狀態后形成焊縫。第3頁，共25頁，2022年，5月20日，15點23分，星期三 攪拌摩擦焊的相關視頻1：設備展示 攪拌摩擦焊的相關視頻2：設備展示 攪拌摩擦焊的相關視頻3：過程展示第4頁，共25頁，2022年，5月20日

2、，15點23分，星期三二、攪拌頭Pin tool 包括軸肩和攪拌針的旋轉組件。攪拌頭是攪拌摩擦焊接設備最重要的組成部分之一，是攪拌摩擦焊接技術的核心。它與被焊工件之間相互作用，實現焊接材料的連接。 注：通常包括軸肩和攪拌針，但是可能是多個軸肩或攪拌針，或者沒有軸肩和攪拌針。 在攪拌摩擦焊過程中，攪拌頭高速旋轉插入到待焊材料的焊縫中產生摩擦熱，是被焊材料熱塑化，同時粉碎和彌散接頭表面的氧化層，使塑化材料產生良好的塑性流動和轉移，對焊縫金屬材料施加焊接頂鍛壓力，使材料在壓力作用下擴散連接形成固相接頭。第5頁，共25頁，2022年，5月20日，15點23分，星期三攪拌針攪拌頭夾持區域軸肩區域典型的攪

3、拌頭構成1、攪拌頭2、軸肩3、攪拌針第6頁，共25頁，2022年，5月20日，15點23分，星期三 攪拌針有如下兩個作用： 通過旋轉摩擦產生焊接所需熱量，并帶動周圍材料的流動以形成接頭。特別針對厚板。 為焊接區域塑性材料提供機械攪拌力，使材料流動更合理，以形成致密的焊縫組織。三、攪拌針 Tool Pin 在攪拌摩擦焊過程中插入待焊區域的攪拌頭突出部分。 注：攪拌針可以是固定的，也可能是可調節的。 鋁合金用攪拌針的制造材料可以采用工具鋼、高溫合金等材料。第7頁，共25頁，2022年，5月20日，15點23分，星期三四、軸肩 Tool Shoulder 在攪拌摩擦焊過程中，攪拌頭接觸母材表面的部分

4、。 軸肩的作用： 在焊接過程中一方面對塑性區金屬起著包攏作用，與工件表面摩擦產生的熱量，尤其在焊接薄板時是最主要的焊接熱量來源。 對于鋁合金攪拌摩擦焊接，軸肩的制造材料可以采用中碳鋼、工具鋼或高溫合金等金屬材料。第8頁，共25頁，2022年，5月20日，15點23分，星期三 A B C D A：高熔點材料用攪拌頭 B：高熔點材料用攪拌頭（國外） C：無匙孔系統用攪拌頭 D：薄板焊接用攪拌頭第9頁，共25頁，2022年，5月20日，15點23分，星期三五、前進側advancing side 攪拌頭旋轉方向與焊接方向相同的焊縫側。六、回轉側retreating side 攪拌頭旋轉方向與焊接方向相

5、反的焊縫側。第10頁，共25頁，2022年，5月20日，15點23分，星期三七、軸向壓力axial force 沿旋轉軸向攪拌頭施加的使攪拌針插入工件和保持攪拌頭軸肩與工件表面接觸的壓力。八、匙孔 攪拌摩擦焊過程完成后，攪拌頭離開工件時，在焊縫中留下的孔。匙孔第11頁，共25頁，2022年，5月20日，15點23分，星期三攪拌摩擦焊過程示意圖1、母材2、攪拌頭3、軸肩4、攪拌針5、焊縫表面6、回轉側7、前進側8、匙孔a、攪拌頭旋轉方向b、攪拌頭向下移動c、軸向壓力d、焊接方向e、攪拌頭向上移動第12頁，共25頁，2022年，5月20日，15點23分，星期三九、焊接開始時的停留時間dwell t

6、ime at start of weld從攪拌頭接觸工件表面開始，至攪拌頭開始沿焊縫移動為止的時間段。十、焊接結束時的停留時間dwell time at end of weld從攪拌頭停止沿焊縫移動開始，至攪拌頭離開工件之前的時間段。第13頁，共25頁，2022年，5月20日，15點23分，星期三攪拌摩擦焊過程時間點示意圖Fa ：軸向力10：軸向壓力提升過程1 ：開始旋轉n ：旋轉速度t ：時間2 ：攪拌頭移至工件上部3 ：攪拌針接觸工件4 ：焊接開始時的停留時間5 ：攪拌頭開始沿焊縫移動6 ：攪拌頭停止沿移動7 ：焊接結束時的停留時間8 ：攪拌頭從工件內移走9 ：停止旋轉11：攪拌摩擦焊過程

7、12：攪拌頭行程12：穩定的軸向力第14頁，共25頁，2022年，5月20日，15點23分，星期三十一、傾角tilt angle攪拌頭中心線與垂直于工件表面的線形成的夾角，該角度與焊接方向在同一面上，且相反。只針對于對接焊縫。十二、側傾角side tilt angle攪拌頭中心線和垂直于工件表面的線形成的角。只針對于搭接焊縫。第15頁，共25頁，2022年，5月20日，15點23分，星期三十三、根部heel在攪拌摩擦焊焊接過程中，存在傾角的情況下，攪拌頭軸肩沿焊接方向的末端部分。十四、根部插入深度heel plunge depth根部插入母材的深度。十五、攪拌頭插入深度 pin tool pl

8、unge depth攪拌頭插入母材的深度。與攪拌針長度和根部插入深度有關。第16頁，共25頁，2022年，5月20日，15點23分，星期三根部、根部插入深度、傾角等1 ：母材a ：根部插入深度2 ：攪拌針3 ：攪拌頭4 ：軸肩（前緣）5 ：根部（軸肩前緣）b ：攪拌頭旋轉方向c ：軸向壓力d ：傾角e ：焊接方向f ：側傾角第17頁，共25頁，2022年，5月20日，15點23分，星期三十六、未焊透incomplete penetration達不到要求或規定的焊透。十七、吊鉤hook在搭接焊縫的前進側或回轉側附近形成的彎曲搭接界面。 注：即使是未融合，也通常會有部分未焊透發生一定的塑性變形。十

9、八、橫向偏離lateral offset焊接時，攪拌頭偏離對接接頭對接面。第18頁，共25頁，2022年，5月20日，15點23分，星期三未焊透、未焊透的塑性變形1 ：母材a ：焊前對接面2 ：焊縫b ：未焊透 無塑性變形c ：未焊透 嚴重塑性變形焊接前焊接后第19頁，共25頁，2022年，5月20日，15點23分，星期三1 ：上部母材吊鉤的圖解b ：焊縫寬度t1：上部工件的原始厚度t2：回轉側上部工件的焊后厚度t3：前進側上部工件的焊后厚度2 ：下部母材3 ：回轉側的吊鉤4 ：前進側的吊鉤5 ：攪拌頭a：攪拌頭旋轉方向b：焊接方向c：攪拌頭旋轉方向第20頁，共25頁，2022年，5月20日，

10、15點23分，星期三橫向偏離1 ：母材a ：攪拌頭旋轉方向2 ：焊縫b ：焊接方向c ：焊前對接面3 ：攪拌針4 ：焊縫面d ：橫向偏離e ：焊前對接面位置第21頁，共25頁，2022年，5月20日，15點23分，星期三十九、飛邊toe flash在攪拌摩擦焊過程中形成的，從焊縫中溢出并殘留在焊縫正面沿焊縫一側或兩側翻卷的金屬。二十、未填滿underfill攪拌摩擦焊后，焊縫正面低于原始母材表面的現象。第22頁，共25頁，2022年，5月20日，15點23分，星期三飛邊1 ：母材h ：下凹量2 ：飛邊t ：母材厚度3 ：焊縫飛邊第23頁，共25頁，2022年，5月20日，15點23分，星期三二十