攪拌摩擦焊攪拌頭設計演講人：日期:目錄CONTENTS01設計基礎原理02關鍵結構參數03材料選型規范04工藝匹配優化05質量檢測方法06應用場景案例01設計基礎原理攪拌摩擦焊工藝原理摩擦生熱焊具高速旋轉與工件接觸，產生摩擦熱使材料達到塑性或熔化狀態。01塑性化材料在焊具旋轉摩擦力作用下，由焊具前部向后部流動。02固相焊接在焊具的擠壓作用下，塑性化材料冷卻凝固形成固相焊縫。03材料塑性流動熱力耦合機制分析摩擦熱與材料流動摩擦熱導致材料溫度升高、塑性增強，有利于材料流動和焊縫形成。01熱傳導與散熱焊接過程中的熱量通過熱傳導向工件內部傳遞，同時焊具和工件表面散熱影響焊接溫度。02溫度場與焊接參數焊接過程中的溫度場分布與焊接參數（如旋轉速度、焊接速度等）密切相關，影響焊縫質量和性能。03攪拌頭核心功能要求攪拌作用攪拌頭需具備足夠的攪拌作用，以確保焊縫材料充分混合，避免缺陷。02040301耐磨性與耐熱性攪拌頭需具備良好的耐磨性和耐熱性，以承受焊接過程中的高溫和磨損。摩擦生熱攪拌頭與工件摩擦產生足夠的熱量，使材料達到塑性或熔化狀態。焊縫形成與焊具形狀攪拌頭的形狀和尺寸影響焊縫的形成和質量，需根據焊接材料和工藝要求進行設計。02關鍵結構參數軸肩直徑與形狀設計軸肩直徑對焊接接頭性能的影響軸肩直徑的大小直接影響到焊接過程中的熱輸入和材料的塑性流動，從而影響焊接接頭的力學性能。軸肩形狀設計的重要性常見軸肩形狀及其特點合適的軸肩形狀能夠使焊接過程中產生的熱量更加均勻地分布，有利于材料的塑性變形和流動，減少焊接缺陷的產生。包括平面軸肩、凹形軸肩和凸形軸肩等，每種形狀都有其獨特的應用場景和優缺點。123攪拌針的長度決定了焊接過程中攪拌的有效深度，對焊縫的均勻性和力學性能有重要影響。攪拌針幾何參數優化攪拌針長度的影響攪拌針直徑的大小直接影響焊接過程中材料的流動和塑性變形程度，需要根據焊接材料的特性和厚度進行合理選擇。攪拌針直徑的選擇通過優化攪拌針的形狀，如采用錐形、三角形等形狀，可以進一步改善焊接效果和焊縫質量。攪拌針形狀的優化螺紋特征參數匹配螺紋類型與焊接效果的關系螺紋方向對焊接的影響螺紋參數的優化不同的螺紋類型（如直螺紋、錐螺紋等）對焊接過程中的材料流動和塑性變形有不同的影響，從而影響焊接質量。包括螺紋的牙型、螺距、導程等參數，這些參數的合理匹配能夠提高焊接過程中的穩定性和焊縫的力學性能。螺紋方向的選擇也會對焊接過程產生影響，需要根據具體的焊接材料和工藝要求進行選擇。03材料選型規范具有出色的耐高溫性能和耐磨性，適用于高溫環境下的攪拌頭。氧化物陶瓷硬度高、耐磨性強，能在高溫下保持較好的性能。碳化硅陶瓷如鎢、鉬等合金，具有高熔點和高硬度，能夠滿足高溫耐磨的要求。合金材料高溫耐磨材料特性盡量減小高溫下材料的熱膨脹，降低熱應力。材料熱膨脹系數控制選用低熱膨脹系數材料確保攪拌頭各部分材料的熱膨脹系數相匹配，避免因熱應力導致的斷裂。匹配材料熱膨脹系數通過合理的加工工藝，控制材料的熱膨脹系數，保證產品的穩定性。加工工藝控制表面處理技術標準表面粗糙度控制通過精密加工和拋光，控制表面粗糙度，減少摩擦和磨損。01表面涂層技術采用抗氧化、耐磨的涂層技術，提高攪拌頭表面的耐磨性和使用壽命。02表面強化處理如噴丸強化、滲碳等表面處理技術，提高攪拌頭表面的硬度和強度。0304工藝匹配優化轉速-進給量參數匹配攪拌頭旋轉速度攪拌頭旋轉速度過快會導致熱輸入過大、焊縫過熱和焊縫區材料性能下降；旋轉速度過慢則會導致焊縫熱輸入不足，焊縫強度降低。進給速度轉速與進給量匹配進給速度過快會導致焊縫截面積減小、焊縫成形不良；進給速度過慢則會導致焊縫熱輸入過大，焊縫過熱。合適的轉速與進給量匹配可以實現良好的焊縫成形和力學性能。123焊接壓力動態調控壓力對焊縫的影響焊接壓力是攪拌摩擦焊的重要工藝參數，對焊縫的成形和力學性能都有顯著影響。01焊接過程中需要根據焊縫的實際情況動態調整焊接壓力，以保證焊縫質量和穩定性。02壓力與轉速、進給量的協調焊接壓力需要與轉速和進給量協調配合，才能實現最佳焊接效果。03焊接壓力的動態調整熱輸入是攪拌摩擦焊的重要工藝參數之一，對焊縫的成形、組織和性能都有顯著影響。熱輸入平衡策略熱輸入對焊縫的影響通過合理設定焊接參數和攪拌頭結構，實現焊接過程中的熱輸入平衡，保證焊縫質量和穩定性。熱輸入平衡策略在保證焊縫質量的前提下，應盡量提高焊接效率，以實現高效、高質量的攪拌摩擦焊。熱輸入與焊接效率的協調05質量檢測方法無損檢測技術應用利用電磁感應原理檢測金屬表面及近表面缺陷。渦流檢測利用超聲波在金屬中的傳播特性檢測內部缺陷。超聲檢測利用X射線或γ射線檢測焊縫內部的夾渣、氣孔等缺陷。射線檢測利用磁場與缺陷處漏磁場的相互作用檢測表面及近表面缺陷。磁粉檢測觀察焊縫及熱影響區的組織形態，如晶粒度、夾雜物分布等。顯微組織評定測定焊縫中各個組成相的分布及比例，如鐵素體、奧氏體等。晶相分析01020304規定取樣部位、數量、制樣方法，確保分析準確性。取樣與制樣檢測焊縫中的夾雜物類型、數量、分布及形態。夾雜物評定金相組織分析規范力學性能測試標準拉伸試驗測定焊縫的抗拉強度、屈服強度、斷后伸長率等指標。01彎曲試驗檢測焊縫的塑性變形能力，包括面彎、背彎等。02沖擊試驗測定焊縫的韌性，包括夏比U型、V型等沖擊試驗。03硬度試驗檢測焊縫及熱影響區的硬度分布，評估焊接接頭的強度與韌性匹配。0406應用場景案例航空航天部件應用01飛機發動機部件攪拌摩擦焊技術用于飛機發動機部件的制造，如發動機葉片、渦輪盤等，提高了部件的可靠性和耐久性。02航天器結構連接在航天器結構連接中，攪拌摩擦焊技術可實現高強度、高質量的焊接，提高航天器的整體性能。攪拌摩擦焊技術用于高速列車車身的焊接，提高了列車的整體強度和運行平穩性。高速列車車身制造軌道交通焊接實踐在地鐵車輛結構焊接中，攪拌摩擦焊技術能夠減少焊接變形和殘余應力，提高車輛的安全性和舒適性。地鐵