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浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）文獻(xiàn)綜述報(bào)告
班 級(jí)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化09(4)班
姓 名
陳偉杰
課題名稱(chēng)
雙攪拌軸攪拌摩擦焊機(jī)設(shè)計(jì)
文獻(xiàn)綜述（內(nèi)容包括國(guó)內(nèi)外本課題及相關(guān)研究現(xiàn)狀、分析及參考文獻(xiàn)目錄，字?jǐn)?shù)不少于2000字）
目 錄
1 前言
2 攪拌摩擦焊發(fā)展歷史及研究成果
3 國(guó)內(nèi)攪拌軸摩擦焊發(fā)展及應(yīng)用
4 攪拌摩擦焊縫中雙攪拌軸攪拌摩擦焊目前的應(yīng)用情況和前景
5 總結(jié)部分
參考文獻(xiàn)
（報(bào)告全文附后）
指導(dǎo)
教師
審批
意見(jiàn)
簽名：
年 月 日
雙攪拌軸攪拌摩擦焊機(jī)設(shè)計(jì)
陳偉杰(機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化09(4)班 B09300405)
1 前言
1991年．?dāng)嚢枘Σ梁?Friction stir Welding．FSW)由英國(guó)焊接研究所(The Welding lnstirate-TWl)發(fā)明，這項(xiàng)杰出的焊接技術(shù)一步一步地為世界制造技術(shù)的進(jìn)步做出了巨大的貢獻(xiàn)。
自1991年攪拌摩擦焊(Friction stir Welding．FSW)被發(fā)明到現(xiàn)在，該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外的眾多領(lǐng)域出現(xiàn)它的身影。如今，攪拌摩擦焊焊已經(jīng)在諸多制造領(lǐng)域（船舶、軌道列車(chē)、航天、航空、汽車(chē)、兵器、電子電力等）達(dá)到規(guī)?；?、工業(yè)化的應(yīng)用水平。如在船舶制造領(lǐng)域，在1996年攪拌摩擦焊就在挪威MARINE公司成功地應(yīng)用在鋁臺(tái)金快速艦船的甲板、側(cè)板等結(jié)構(gòu)件的流水線制造。在軌道車(chē)輛制造領(lǐng)域，日本HITACHI公司首先于1997年將攪拌摩擦焊技術(shù)應(yīng)用于列車(chē)車(chē)體的快速低成本制造。成功實(shí)現(xiàn)了大壁板鋁合金型材的工業(yè)化制造．在世界宇航制造領(lǐng)域．?dāng)嚢枘Σ梁敢呀?jīng)成功代替熔焊實(shí)現(xiàn)了大型空間運(yùn)載工具如運(yùn)載火箭和航天飛機(jī)等的大型高強(qiáng)鋁合金燃料貯箱的制造，波音公司的DELTA II型和Iv型火箭已經(jīng)全部實(shí)現(xiàn)了攪拌摩擦焊制造t并于1999年首次成功發(fā)射升空。2000年世界汽車(chē)工業(yè)，如美國(guó)TOWER汽車(chē)公司等就利用攪拌摩擦焊實(shí)現(xiàn)了汽車(chē)懸掛支架、輕合金車(chē)輪、防撞緩沖器、發(fā)動(dòng)機(jī)安裝支架以及鋁合金車(chē)身的焊接。2002年8月，美國(guó)月蝕航空公司利用FSW技術(shù)研制出了全攪拌摩擦焊輕型商用飛機(jī)，并且首次試飛成功．
至2004年9月，全世界約有130家各個(gè)行業(yè)的公司和大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)獲得了英國(guó)焊接研究所授權(quán)的攪拌摩擦焊非獨(dú)占性專(zhuān)利許可。英國(guó)、美國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、瑞典、日本和中國(guó)等先后獲得了該專(zhuān)利的使用權(quán)。至今為止我國(guó)先后已經(jīng)有二十多家單位。獲得了該項(xiàng)專(zhuān)利的使用權(quán)。
雙攪拌軸摩擦焊縫技術(shù)作為攪拌摩擦焊技術(shù)的一種，它的最大特點(diǎn)就是可以提高生產(chǎn)效率。同時(shí)，它也可以使得焊縫區(qū)域更大，焊接質(zhì)量更高。目前存在的雙攪拌軸一般采用兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)相反的攪拌頭同時(shí)進(jìn)行焊接。
在不久的將來(lái)，攪拌摩擦焊技術(shù)將會(huì)一直以任何一種焊接方法無(wú)法比擬的速度發(fā)展，在更多的領(lǐng)域發(fā)揮著它的作用。
2 攪拌摩擦焊縫技術(shù)發(fā)展歷史及研究成果
（1）攪拌摩擦焊的工作過(guò)程及其優(yōu)缺點(diǎn)
攪拌摩擦焊作為一項(xiàng)新型焊接方法，在很短的時(shí)間內(nèi)完成了從發(fā)明到工業(yè)化應(yīng)用的歷程。目前，在國(guó)際上還沒(méi)有針對(duì)攪拌摩擦焊公布的統(tǒng)一技術(shù)術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)，在攪拌摩擦焊專(zhuān)利許可協(xié)會(huì)的影響下，業(yè)界已經(jīng)對(duì)攪拌摩擦焊方法中所涉及到的通用技術(shù)術(shù)語(yǔ)進(jìn)行了定義和認(rèn)可。圖（1）為攪拌摩擦焊需要用到的主要描述性術(shù)語(yǔ)。
圖（1）攪拌摩擦焊
攪拌摩擦焊技術(shù)所涉及到的主要技術(shù)術(shù)語(yǔ)定義如下：
攪拌頭(Pin tool)一攪拌摩擦焊的施焊工具：
攪拌頭軸肩(Tool Shoulder)一攪拌頭與工件表面接觸的肩臺(tái)部分；
攪拌針(Tool Pin)一攪拌頭插入工件的部分：
前進(jìn)側(cè)(Advanced Side)一焊接方向與攪拌頭軸肩旋轉(zhuǎn)方向一致的焊縫側(cè)面；
回轉(zhuǎn)側(cè)(Retreating Side)一焊接方向與攪拌頭軸肩旋轉(zhuǎn)方向相反的焊縫側(cè)面；
軸向壓力(Down or Axial Force)一向攪拌頭施加的使攪拌針插入工件和保持?jǐn)嚢桀^軸肩與工
件表面接觸的壓力；
下面本文就根據(jù)這些術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)明一下攪拌摩擦焊的工作過(guò)程：攪拌摩擦焊過(guò)程中，一個(gè)柱形帶特殊軸肩和針凸的攪拌頭旋轉(zhuǎn)著緩慢插入被焊接工件，攪拌頭和被焊接材料之間的摩擦剪切阻力產(chǎn)生了摩擦熱，使攪拌頭鄰近區(qū)域的材料熱塑化(焊接溫度一般不會(huì)達(dá)到和超過(guò)被焊接材料的熔點(diǎn))，當(dāng)攪拌頭旋轉(zhuǎn)著向前移動(dòng)時(shí)，熱塑化的金屬材料從攪拌頭的前沿向后沿轉(zhuǎn)移，并且在攪拌頭軸肩與工件表層摩擦產(chǎn)熱和鍛壓共同作用下，形成致密固相連接接頭。
相對(duì)于以前的電弧焊、激光焊、電子束焊等，攪拌摩擦焊的適應(yīng)性更強(qiáng)，它可以焊接所有類(lèi)型的鋁合金材料，由于攪拌摩擦焊接過(guò)程較低的焊接溫度和較小的熟輸入，一般攪拌摩擦焊接頭具有變形小、接頭性能優(yōu)異等特點(diǎn)；可以焊接目前熔焊“不能焊接”和所謂“難焊”的金屬材料如：AI．Cu(2xxx系列)、AI-Zn(7xxx系列)和Al—Li(如8090、2090和2195鋁合金)等鋁合金。但是攪拌摩擦也具有其局限性，例如：弧焊相比，缺少焊接操作的柔性；不能實(shí)現(xiàn)添絲焊接。
（2） 攪拌摩擦焊的發(fā)展
攪拌摩擦焊在其發(fā)明初期主要解決厚度1.2毫米的鋁合金板材焊接問(wèn)題；1996年，用FSW技術(shù)解決了6～12毫米的鋁、鎂、銅合金的連接．1997年實(shí)現(xiàn)了12-25毫米厚鋁合金板的攪拌摩擦焊．并且在宇航結(jié)構(gòu)件上得到應(yīng)用。1999年攪拌摩擦焊可以焊接50毫米厚的銅合金及75毫米厚度的鋁合金零件和產(chǎn)品。2004年，英國(guó)焊接研究所已經(jīng)能夠單道單面實(shí)現(xiàn)100毫米厚鋁合金板材的攪拌摩擦焊。迄今，在材料的厚度上，單道焊可以實(shí)現(xiàn)厚度為0.8～100mm鋁合金材料的焊接：雙道焊可以焊接180mm厚的對(duì)接板材。最近，又開(kāi)發(fā)了可以連接0.4mm鋁板的微型攪拌摩擦焊技術(shù)。
攪拌摩擦作為一種優(yōu)選焊接技術(shù)，已經(jīng)在從技術(shù)研究向高層次的工程化和工業(yè)化應(yīng)用階段發(fā)展。就拿國(guó)外的例子來(lái)說(shuō)：在美國(guó)的宇航制造工業(yè)、北歐的船舶制造工業(yè)、日本的高速列車(chē)制造等制造領(lǐng)域?？傊?dāng)嚢枘Σ梁敢呀?jīng)廣泛地涉及到了在船舶制造工業(yè)、航空航天工業(yè)、軌道交通及陸路交通工業(yè)、汽車(chē)工業(yè)以及兵器、建筑、電力、能源、家電等工業(yè)。
（3）攪拌摩擦焊在近年來(lái)各個(gè)領(lǐng)域取得的成就
（a）攪拌摩擦焊在船舶制造工業(yè)上的應(yīng)用
船用鋁合金采用攪拌摩擦焊可以克服其在熔焊時(shí)產(chǎn)生氣孔、裂紋等缺陷且獲得優(yōu)良的焊接接頭。目前攪拌摩擦焊在船用鋁合金的焊接方面研究應(yīng)用較多，幾乎可以焊接所有系列的鋁合金材料，已經(jīng)成功地進(jìn)行了攪拌摩擦焊的鋁合金材料包括2000系列、5000系列、6000系列、7000系列、8000系列等。對(duì)于異種材料的連接，如2024／6061、2040／7075等不同牌號(hào)鋁合金材料，攪拌摩擦焊也具有較大的優(yōu)越性，還可以實(shí)現(xiàn)鋁合金與銅合金、鋁合金與鎂合金等不同材料的焊接。另外，攪拌摩擦焊與普通摩擦焊相比，因不受軸類(lèi)零件的限制，可焊接直焊縫、角焊縫。傳統(tǒng)焊接工藝焊接鋁合金時(shí)要求對(duì)表面進(jìn)行去除氧化膜處理，并要求在48 h內(nèi)進(jìn)行焊接，而攪拌摩擦焊工藝只要在焊前去除油污即可，并對(duì)裝配要求不高。因此，攪拌摩擦焊是船用鋁合金結(jié)構(gòu)首選的連接技術(shù)。
（b）攪拌摩擦焊在航天航空工業(yè)上的應(yīng)用
在航空制造工業(yè)領(lǐng)域，攪拌摩擦焊作為飛機(jī)輕合金結(jié)構(gòu)制造技術(shù)的一種發(fā)展趨勢(shì)還處于研究開(kāi)發(fā)以及工程化階段。但是以英國(guó)焊接研究所、波音、空客以及美國(guó)月蝕公司為代表的攪拌摩擦焊技術(shù)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的先鋒。已經(jīng)取得了豐碩的成果。近期的研究結(jié)果表明。攪拌摩擦焊可以在飛機(jī)機(jī)翼結(jié)構(gòu)、翼盒結(jié)構(gòu)、機(jī)身結(jié)構(gòu)、艙門(mén)結(jié)構(gòu)、裙翼結(jié)構(gòu)、機(jī)艙氣密隔板以及貨物裝卸結(jié)構(gòu)等方面得到應(yīng)用。
總而言之，在航天航空工業(yè)上，攪拌摩擦焊由于技術(shù)發(fā)展歷程較短還存在許多問(wèn)題和許多可以進(jìn)步的空間。
（c）攪拌摩擦焊在高速列車(chē)鋁合金焊接的應(yīng)用
在攪拌摩擦焊之前，在焊接高速列車(chē)時(shí)一般采用熔化焊（激光一MIG復(fù)合焊和雙絲MIG雙弧焊）。在攪拌摩擦焊出現(xiàn)后，攪拌摩擦焊由于是一種無(wú)需外加焊接材料的焊接方法，因此沒(méi)有熔化焊接時(shí)選擇焊接材料的困難，也節(jié)省了焊材費(fèi)用。更重要的是沒(méi)有熔化焊接凝固時(shí)的一次結(jié)晶過(guò)程，克服了焊接高強(qiáng)鋁合金時(shí)的結(jié)晶裂紋、氣孔和夾雜傾向，不會(huì)產(chǎn)生焊縫塌陷問(wèn)題，也不會(huì)形成焊縫鑄造組織和低強(qiáng)區(qū)。有資料介紹，攪拌摩擦焊的焊接接頭與熔化焊接頭相比，在常溫和深冷狀態(tài)下的抗拉強(qiáng)度、沖擊韌度和疲勞強(qiáng)度都要提高30％一50％。
（d）攪拌摩擦焊在其他領(lǐng)域的應(yīng)用
攪拌摩擦焊除了上述3個(gè)領(lǐng)域外，還在軌道交通及陸路交通工業(yè)、汽車(chē)工業(yè)在兵器、建筑、電力、能源、家電等工業(yè)中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。而且都取得了或多或少的成就。
（4） 攪拌摩擦焊的攪拌頭的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
對(duì)于攪拌摩擦焊來(lái)講，它的最大優(yōu)勢(shì)就體現(xiàn)在它的攪拌頭上，所以這里不能不提及攪拌頭的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。
攪拌頭是攪拌摩擦焊的關(guān)鍵,最優(yōu)攪拌頭是攪拌摩擦焊獲得高質(zhì)量接頭的前提。攪拌頭主要由軸肩和攪拌針兩部分構(gòu)成,其幾何形貌和尺寸不僅決定著焊接過(guò)程的熱輸入方式,還影響焊接過(guò)程中攪拌頭附近塑性軟化材料的流動(dòng)形式,對(duì)于給定板厚的材料來(lái)說(shuō),焊接質(zhì)量和效率主要取決于攪拌頭的形貌和幾何設(shè)計(jì)。
（a） 攪拌頭軸肩的現(xiàn)狀
軸肩在焊接過(guò)程中主要起兩種作用: ①通過(guò)與工件表面間的摩擦,提供焊接熱源; ②提供一個(gè)封閉的焊接環(huán)境,以阻止高塑性軟化材料從軸肩溢出。
圖（2）常見(jiàn)攪拌頭軸肩的類(lèi)型
圖（2）為常見(jiàn)的幾種軸肩形狀，。在焊接過(guò)程中,這種設(shè)計(jì)形式可保證軸肩端部下方的軟化材料受到向內(nèi)方向的力的作用,從而有利于將軸肩端部下方形成的軟化材料收集到軸肩端面的中心以添充攪拌針后方所形成的空腔,同時(shí),可減少焊接過(guò)程中攪拌頭內(nèi)部的應(yīng)力集中而保護(hù)攪拌針。
（b)攪拌頭的攪拌針的現(xiàn)狀
攪拌針在焊接過(guò)程中不僅通過(guò)與接合面間的摩擦來(lái)提供熱輸入,更重要的是起到機(jī)械攪拌作用,因而攪拌針的形貌和幾何尺寸影響著塑性軟化材料的流動(dòng)形式和被切削材料的體積,進(jìn)而影響接頭的力學(xué)性能。下面我們結(jié)合幾張圖來(lái)分析下幾種典型的攪拌頭：
（1）柱形攪拌頭
圖（3）為柱形攪拌頭，在攪拌摩擦焊工藝應(yīng)用的初始階段,柱形攪拌針應(yīng)用得較為廣泛,然而在焊接過(guò)程中,柱形攪拌針周?chē)能浕牧鲜艿街赶蚝缚p根部的力較弱,軟化材料的流動(dòng)性較差。
此種攪拌頭存在一下幾種問(wèn)題：(1) 耐沖擊力弱,即在焊接行走的起始瞬間攪拌針容易在針的根部斷裂，圖(3) 焊后接頭性能較差。
圖（3）柱形攪拌頭
（2）錐形螺紋攪拌針和三槽錐形螺紋攪拌針
錐形螺紋攪拌 針和三槽錐形螺紋攪拌針的共同之處是它們都呈平截頭體狀(或玻璃杯狀) ,而且都帶有螺紋。在攪拌針根部直徑相同時(shí),平截頭體狀攪拌針切削的材料比柱形的少。另外,平截頭體形狀攪拌針上的螺紋能促進(jìn)攪拌頭附近的塑性軟化材料具有向上運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。如下圖（4）所示，左側(cè)為錐形螺紋攪拌針，右側(cè)為三槽錐形螺紋攪拌針
圖（4）錐形攪拌頭
（3） 外開(kāi)螺紋攪拌針
外開(kāi)螺紋攪拌針(圖5） 在靠近軸肩部分是平截頭體狀攪拌針的端部是一個(gè)三叉樣的攪拌器。這樣的形特征都是為了增加攪拌針掃過(guò)體積與攪拌針靜態(tài)體積間的差值(即增大動(dòng)、靜態(tài)體積比) ,改善軟化材料沿?cái)嚢栳槀?cè)面環(huán)向流動(dòng)路徑。外開(kāi)螺紋攪拌針適合搭
接焊和“T”形接頭焊接。
外開(kāi)螺紋攪拌針有以下特點(diǎn)：（1）提高焊接速度；（2）塔焊接時(shí)，焊接壓力減少20 % ,可明顯減少軸肩于焊縫表面上的壓入量,有效提高接頭的承載能力;（3）軟化材料流動(dòng)時(shí)的混合動(dòng)作。
圖（5）外開(kāi)螺紋攪拌針
（4）其他
除了上述三種典型的攪拌頭，攪拌摩擦焊現(xiàn)有的還有偏心圓攪拌針和偏心圓螺紋攪拌針、非對(duì)稱(chēng)攪拌針、可伸縮式攪拌針、用于搭接的兩級(jí)攪拌針。
3 國(guó)內(nèi)攪拌軸摩擦焊技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用
2002年，北京航空制造工程研究所與英國(guó)焊接研究所正式簽署攪拌摩擦焊專(zhuān)利許可協(xié)議，并在技術(shù)合作的基礎(chǔ)上成立了中國(guó)攪拌摩擦焊中心。中國(guó)攪拌摩擦焊中心的成立標(biāo)志著攪拌摩擦焊技術(shù)正式登陸中國(guó)。中國(guó)攪拌摩擦焊中心全權(quán)代表英國(guó)焊接研究所，發(fā)售和管理中國(guó)地區(qū)(包括香港、澳門(mén)和臺(tái)灣)的攪拌摩擦焊技術(shù)專(zhuān)利許可，從此為攪拌摩擦焊技術(shù)在中國(guó)地區(qū)的發(fā)展、推廣和工業(yè)化應(yīng)用打開(kāi)了大門(mén)。
圖（6）采用攪拌摩擦焊焊接的鋁合金材壁機(jī)
圖（7）攪拌摩擦加工技術(shù)的發(fā)展
自攪拌摩擦焊進(jìn)入國(guó)內(nèi)后，較快的運(yùn)用于我國(guó)工業(yè)上的許多領(lǐng)域（船舶制造行業(yè)、航天制造工業(yè)、軌道交通行業(yè)等），這也主要取決于攪拌摩擦焊的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
攪拌摩擦焊的技術(shù)優(yōu)勢(shì)有以下幾點(diǎn)：
（1） 攪拌摩擦焊徹底解決了鋁合金的焊接性問(wèn)題：采用攪拌摩擦焊可以焊接所有系列的鋁合金，不存在常規(guī)焊缺陷，徹底解決了鋁合金的焊接性問(wèn)題。
（2） 攪拌摩擦焊為工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)提供了新的思路和途徑：攪拌摩擦焊不僅可以實(shí)現(xiàn)同種材料的連接，也可以實(shí)現(xiàn)異種材料的焊接，如鎂鋁、鋁鋼等，甚至可以將不同狀態(tài)的材料焊接在一起。
（3） 攪拌摩擦焊可以提升產(chǎn)品質(zhì)量和性能：攪拌摩擦焊接頭力學(xué)性能普遍優(yōu)于熔焊接頭，因而可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。
（4） 攪拌摩擦焊可以降低產(chǎn)品成本、提高生產(chǎn)效率：由于攪拌摩擦焊無(wú)需填絲和保護(hù)氣，焊接過(guò)程無(wú)弧光輻射，是真正的綠色制造技術(shù)，在批量生產(chǎn)中可以節(jié)省成本和費(fèi)用
攪拌摩擦焊在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用現(xiàn)狀，主要通過(guò)船舶制造行業(yè)、航天制造工業(yè)兩方面來(lái)介紹。首先在船舶制造行業(yè)，2006年4月，我國(guó)設(shè)計(jì)制造了國(guó)內(nèi)第一臺(tái)用于大型船用型材料拼焊的攪拌摩擦焊設(shè)備，此后，中國(guó)攪拌摩擦焊中心大力發(fā)展鋁合金型材壁板的攪拌摩擦焊制造。其次，攪拌摩擦焊在航天制造工業(yè)也發(fā)揮著重大的作用。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)于2000系列、7000系列以及鋁鋰合金的材料制成的太空交通運(yùn)載工具都優(yōu)先采用攪拌摩擦焊。中國(guó)攪拌摩擦焊中心于‘十五’期間重點(diǎn)對(duì)航天運(yùn)載火箭攪拌摩擦焊開(kāi)展了系統(tǒng)的科研攻關(guān)，國(guó)內(nèi)的航天制造工業(yè)企業(yè)也積極采用了攪拌摩擦焊技術(shù)。 除卻上述的兩個(gè)領(lǐng)域外，攪拌摩擦焊在國(guó)內(nèi)還廣泛應(yīng)用于汽車(chē)制造業(yè)、軌道交通行業(yè)、電子電力能源行業(yè)。
上圖（7）為攪拌摩擦焊在國(guó)內(nèi)的發(fā)展趨勢(shì)。隨著攪拌摩擦焊研究、技術(shù)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用推廣的不斷深入，基于攪拌摩擦的基本原理形成了材料鏈接、材料改姓、材料成行等多種材料加工方法。
總之，在中國(guó)，攪拌摩擦焊的研究、開(kāi)發(fā)和推廣應(yīng)用才剛剛起步，在市場(chǎng)化的環(huán)境下，通過(guò)引進(jìn)、消化、吸收和技術(shù)創(chuàng)新，攪拌摩擦得到了快速發(fā)展，尤其在航空、航天等領(lǐng)域、在國(guó)家政策和項(xiàng)目的支持下，攪拌摩擦焊必將在我國(guó)其他工業(yè)領(lǐng)域得到較快的推廣。
4 攪拌摩擦焊縫中雙攪拌軸攪拌摩擦焊目前的應(yīng)用情況和前景
1.雙攪拌軸攪拌摩擦焊的原理
雙頭攪拌摩擦焊(Twin-stir FSW)采用兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)相反的攪拌頭同時(shí)進(jìn)行焊接，由于兩個(gè)攪拌頭轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，產(chǎn)生的工作扭矩因相互抵消而減弱，焊接過(guò)程中采用較小的側(cè)向裝夾力就能實(shí)現(xiàn)可靠的連接。在雙攪拌頭復(fù)雜的機(jī)械力和摩擦熱的作用下，塑性金屬的流動(dòng)、焊接溫度場(chǎng)、應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)都將受到影響，這會(huì)對(duì)焊件性能產(chǎn)生很大的影響。下圖（8）為雙攪拌頭的一張結(jié)構(gòu)圖
2.雙攪拌摩擦焊縫的特點(diǎn)及其現(xiàn)有的種類(lèi)
圖（8）為一個(gè)電機(jī)帶動(dòng)的雙攪拌軸的三維裝配圖
（1）平行并列式雙頭(Parallel Twin-stir)攪拌摩擦焊，該方式采用兩個(gè)轉(zhuǎn)向相反的攪拌頭，按照平行并列方式排布，一同沿焊接方向移動(dòng)。這種工藝方法最適合用于焊接搭接接頭，它可以使搭接焊的缺陷出現(xiàn)在兩個(gè)焊縫之間。
（2）前后交錯(cuò)排列式雙頭(Staggered Twin-stir)攪拌摩擦焊，該方式沿焊接方向，兩個(gè)攪拌頭前后交錯(cuò)排列，并非與焊縫中心線平行，采用這種方式可以形成更寬的焊縫區(qū)域。兩個(gè)攪拌頭重疊區(qū)域的氧化膜將得到更好的破碎和彌散性分布。該方法的突出之處在于第二個(gè)攪拌頭位置可調(diào)，可以覆蓋前方攪拌頭的焊接區(qū)域，消除焊縫減薄。且焊縫區(qū)晶粒細(xì)化，氧化膜破碎完全，呈彌散分布。
（3）前后一字排列式雙頭(Tandem Twin-stir)攪拌摩擦焊，該方式按焊接方向，兩個(gè)攪拌頭一前一后排布，轉(zhuǎn)向相反。這種方式適用于所有FSW接頭形式，后面攪拌頭的主要作用在于對(duì)前面攪拌頭焊接后的殘留氧化膜進(jìn)行完全破碎，提高了焊接接頭質(zhì)量。這樣做的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是由于前面攪拌頭的作用下材料已經(jīng)軟化了，降低了對(duì)后方跟進(jìn)的攪拌頭的要求。
3.雙攪拌軸摩擦焊取得得成就
TWI采用雙攪拌軸進(jìn)行了雙頭攪拌摩擦焊焊接，試驗(yàn)中得出了在6mm厚6082-T6鋁合金一字排列式雙頭攪拌摩擦焊搭接接頭中，無(wú)論前進(jìn)側(cè)還是后退側(cè)的焊縫區(qū)域殘留氧化物均有所減少，前后交錯(cuò)排列式雙頭攪拌摩擦焊3mm厚5083-H111鋁合金搭接接頭的金相分析表明，焊接區(qū)域尺寸可達(dá)板厚度的4.3倍。
在一系列的試驗(yàn)后，事實(shí)證明了雙攪拌軸摩擦焊的優(yōu)點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其不足之處。多頭系統(tǒng)可以確保在較小的扭矩下實(shí)現(xiàn)材料的可靠連接。采用 前后交錯(cuò)排列式雙頭攪拌摩擦焊工藝，用于材料加工和搭接焊具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，而且可以在更大的對(duì)接間隙下實(shí)現(xiàn)對(duì)接接頭的可靠連接。
由此，在接下來(lái)的幾年內(nèi)，雙攪拌軸摩擦焊縫技術(shù)將會(huì)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。
5 總結(jié)部分
(1) 攪拌摩擦自從誕生以來(lái)，憑借這先進(jìn)固態(tài)連接技術(shù)的優(yōu)勢(shì)正廣泛應(yīng)用于航天、汽車(chē)等鋁合金結(jié)構(gòu)件的連接制造領(lǐng)域，很大程度上取代了先前的焊熔方法，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
(2) 我國(guó)在近年來(lái)對(duì)于攪拌摩擦焊的基礎(chǔ)方法研究、工程開(kāi)發(fā)等方面也越來(lái)越重視，一定程度上推進(jìn)了攪拌摩擦焊在我國(guó)制造領(lǐng)域業(yè)的快速發(fā)展。攪拌摩擦焊的設(shè)備和工藝也得到了不同程度的進(jìn)步。
(3) 攪拌摩擦焊憑借著在方法、材料、性能和效率、成本、環(huán)保等方面顯示出的優(yōu)越性，大大地促進(jìn)了在我國(guó)航空、航天、船舶、列車(chē)、電力等工業(yè)制造行業(yè)中的大規(guī)模工程化應(yīng)用，具有非常好的應(yīng)用前景。
(4) 雙攪拌軸摩擦焊縫技術(shù)雖然現(xiàn)在還未大面積被使用，但是在不久的將來(lái)，它將憑借著比攪拌摩擦焊更寬的焊縫區(qū)域，更高的焊接質(zhì)量，更高的生產(chǎn)效率將會(huì)使得它得到更加廣泛的應(yīng)用。
(5) 總體而言，攪拌摩擦焊以及雙攪拌軸摩擦焊縫技術(shù)將在未來(lái)發(fā)展中發(fā)揮出越來(lái)越多的優(yōu)勢(shì)。
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