上海中集冷藏箱有限公司SCRC冷藏技術(shù)中心第中國攪拌摩擦焊中心于2004年完成了預(yù)研課題《攪拌摩擦焊技術(shù)》:采用FSW技術(shù)焊接的直徑2.25火箭燃料貯箱模擬件(圖16)完全達到了設(shè)計要求，通過了承壓試驗的考核。2004年還完成了飛機機翼結(jié)構(gòu)先進連接技術(shù)綜合驗證平臺中的FSW焊接部分——在該驗證平臺中，其它連接技術(shù)制造的結(jié)構(gòu)均是以FSW結(jié)構(gòu)為基準進行裝配。在基礎(chǔ)研究方面，開展了攪拌摩擦焊溫度場及流場的數(shù)值模擬研究和攪拌摩擦焊接頭的疲勞性能研究，目前均取得了階段性研究成果。圖16攪拌摩擦焊接的運載火箭燃料貯箱模擬件在過去的兩年間,國內(nèi)一些高等院校和科研與生產(chǎn)單位,相繼通過中國攪拌摩擦焊中心,正式獲取了英國焊接研究所的專利使用許可證,開展了不少科學試驗研究工作及產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用.這些單位有學校:哈爾濱工業(yè)大學江蘇科技大學蘭州理工大學FSW產(chǎn)品生產(chǎn)許可單位有:常州軌道牽引傳動技術(shù)研究中心吉林3305機械廠航天科工集團283廠湖北三江紅陽機械廠金屬工業(yè)研究發(fā)展中心(臺灣高雄)另外,還有以個人名義,獲得FSW專利使用許可的若干人.從所發(fā)表文章的內(nèi)容看,國內(nèi)主要研究工作方向有:鋁合金FSW接頭性能及缺陷形成機制;2xxx,7xxx系列”難焊”材料FSW接頭性能提高的工藝措施;攪拌頭的選材與結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化;FSW過程熱塑性金屬的遷移規(guī)律認知;FSW產(chǎn)熱機理及熱過程;焊后熱處理規(guī)范;焊接殘余應(yīng)力與變形;異種材料FSW連接的可行性;金屬基復(fù)合材料的連接;其它輕金屬及鑄鍛材料的連接;塑料的FSW技術(shù)等等.其中的一些研究具有工程應(yīng)用背景,另一些則多為學術(shù)研究,有限元數(shù)值分析的運用方興未艾.3.3鋁合金攪拌摩擦焊接頭性能研究表1中列出了國外研究鋁合金FSW接頭典型性能數(shù)據(jù)對比.材料類別不同,通常接頭系數(shù)(接頭強度/母材強度)可達到0.85-1.00,這在很大程度上取決于攪拌頭的形狀和工藝參數(shù).表1鋁合金FSW接頭的典型力學性能在國內(nèi),中國攪拌摩擦焊中心所積累的工藝基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)表明,非熱處理強化鋁合金,如變形防銹鋁合金LF6的FSW接頭強度可以達到與母材等強;可熱處理強化鋁合金,如硬鋁合金、鍛鋁合金LD10的FSW接頭強度,在焊后約為母材的76-80%,經(jīng)人工時效處理后,可與母材等強.3.4攪拌摩擦焊接頭的質(zhì)量檢測與工藝標準的制訂盡管攪拌摩擦焊技術(shù)已在宇航工業(yè)、高速列車、輕型艦船以及汽車等領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用;在接頭質(zhì)量方面,采用了許多先進的無損檢測方法,如超聲波相控陣檢測技術(shù)等;但是,國際上還沒有制定出統(tǒng)一的攪拌摩擦焊接頭質(zhì)量檢驗標準和工藝標準，有的只是各企業(yè)內(nèi)部的企業(yè)技術(shù)標準。鑒于在中國,攪拌摩擦焊接技術(shù)應(yīng)用日益擴大，中國攪拌摩擦焊中心率先制訂了國內(nèi)第一部攪拌摩擦焊技術(shù)企業(yè)標準，《鋁及鋁合金攪拌摩擦焊質(zhì)量檢驗標準》（北京航空制造工程研究所發(fā)布，Q/9S103-2004）和《鋁及鋁合金攪拌摩擦焊工藝標準》（Q/9S102-2004）。這兩項標準是中國攪拌摩擦焊中心在所承擔的國防基礎(chǔ)科研課題《攪拌摩擦焊技術(shù)》的研究成果基礎(chǔ)上制訂的。在該課題中，中國攪拌摩擦焊中心完成了LF6、LD10、S147鋁合金的攪拌摩擦焊工藝研究，并按上述標準,完成了運載火箭燃料貯箱模擬件的焊接。該模擬件已通過承壓試驗測試，完全滿足設(shè)計要求。因此，兩項標準的制訂具有較強的工程實踐意義。3.5攪拌摩擦焊在國內(nèi)的發(fā)展前景通過前兩年的技術(shù)積累和市場推廣，其中包括設(shè)備開發(fā)、工藝研究及產(chǎn)品試制等幾個方面，預(yù)測在3~5年之內(nèi)，F(xiàn)SW技術(shù)有望首先擴大應(yīng)用到航天結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)制造中，實現(xiàn)我國航天制造技術(shù)中的一大跨躍式發(fā)展。在全面性能（尤其是疲勞性能和抗腐蝕性能）研究基礎(chǔ)上，攪拌摩擦焊接技術(shù)在航空制造領(lǐng)域有可能先應(yīng)用到飛機制造中的某些非重要鋁合金承力結(jié)構(gòu)（如運輸機中的載物底板等）.隨后,逐步向重要的鋁合金承力結(jié)構(gòu)中推廣。FSW技術(shù)在這一領(lǐng)域的擴大應(yīng)用可能需要較長的時間（5~10年）。但是鑒于飛機結(jié)構(gòu)輕量化的需要,以及FSW技術(shù)在焊接輕合金（如鋁合金、鎂合金等）方面的獨特優(yōu)勢，將FSW技術(shù)用于飛機結(jié)構(gòu)的制造已是大勢所趨。鋁合金型材拼接技術(shù)的開發(fā)是攪拌摩擦焊技術(shù)在工程化、市場化中量大面廣的最重要領(lǐng)域，如軌道列車（包括高速列車,地鐵列車和鋁合金貨運車）、快速艦船產(chǎn)品等.采用攪拌摩擦焊接技術(shù)在這些方面的優(yōu)勢是生產(chǎn)效率高、焊接變形小、成本低、質(zhì)量好等。以鋁合金列車為例，有統(tǒng)計表明，到2020年，我國約需新配備鋁合金客車20萬輛、鋁合金運煤車20萬輛。可見,攪拌摩擦焊接技術(shù)在我國軌道車輛、快速艦船等領(lǐng)域的大規(guī)模工程化應(yīng)用前景也非常廣闊。4結(jié)束語1)

攪拌摩擦焊作為先進的固態(tài)連接技術(shù),正在廣泛應(yīng)用于鋁合金結(jié)構(gòu)件的連接制造,大面積取代熔焊方法，尤其是在現(xiàn)代運載工具的高速化、輕型化進程中，技術(shù)經(jīng)濟效益顯著；2)

近兩年來,在國內(nèi),攪拌摩擦焊基礎(chǔ)方法研究、工程應(yīng)用開發(fā)、攪拌摩擦焊設(shè)備及產(chǎn)品制造方面取得明顯進步，促進了攪拌摩擦焊在中國制造領(lǐng)域的應(yīng)用,正蓄勢待發(fā);3)

攪拌摩擦焊在方法、材料、性能和效率、成本、環(huán)保等方面顯示出的優(yōu)越性，促進了在我國航空、航天、船舶、列車、電力等工業(yè)制造行業(yè)中的大規(guī)模工程化應(yīng)用,正方興未艾;4)高質(zhì)量的攪拌摩擦焊連接，有賴于焊接過程對各工藝參數(shù)的精確監(jiān)控：各軸的負荷、攪拌頭的溫升、焊接主軸轉(zhuǎn)速及焊接速度等；精密設(shè)計的攪拌頭、具有良好剛性的數(shù)控化機床,以及采用高精度的機器人,實現(xiàn)各類接頭的可靠連接是發(fā)展目標;5)

在充分正確認識攪拌摩擦焊中金屬遷移流動物理本質(zhì)的基礎(chǔ)上，通過數(shù)值分析建模與仿真模擬，用物理模擬驗證數(shù)值模擬,相輔相成，避免費時耗資的重復(fù)實驗，建立攪拌摩擦焊過程理論，正確指導(dǎo)這項新技術(shù)在未來發(fā)展中的新突破;6)攪拌摩擦焊技術(shù)在未來發(fā)展中，突破高熔點金屬材料連接工程化應(yīng)用的關(guān)鍵是：攪拌頭材料的正確選擇,攪拌頭型面的優(yōu)化設(shè)計和壽命的提高.參考文獻1.ThomasMW,NicholasED,NeedhamJC,etal.FrictionStirWelding.GBPatentApplication,99125978.1991-12-082.NicholasED.FrictionStirWelding—ADecadeOn.ProceedingsofIIWAsianPacificRegionalCongress.WeldingTechnologyInstituteofAustralia.Melbourne,Victoria,Australia.29Oct.-2Nov.,20003.攪拌摩擦焊--最具革命性的焊接新技術(shù).專訪報導(dǎo).航空制造技術(shù).2003年11期4.ThomasMW.FrictionStirWeldingofFerrousMaterials:AFeasibilityStudy.Proceedingsofthe1stInt’lSymp.onFSW,June1999.ThousandOaks,California.USA5.PackerS.etal.ToolandEquipmentRequirementsforFSWFerrousandOtherHighMeltingTemperatureAlloys.Proc.ofthe4thInt’lSymp.onFSW.2003.ParkCity.USA6.關(guān)橋,攪拌摩擦焊未來的連接技術(shù),工程前沿—香山會議文集,第1卷,未來的制造科學與技術(shù),柳百成主編,高等教育出版社,2004年12月