摩擦搅拌焊接

1SCRC冷藏技术中心第1页共5页上海中集冷藏箱有限公司摩擦搅拌焊接摩擦搅拌焊接（FrictionStirWelding），简称为FSW，是一项新的接合制程技术。其最初是由英国焊接研究所（TheWeldingInstitute,TWI）于1991年所发展出来之新式焊接方式。有别于传统焊接方式，此方法为一固相接合制程，可形成无缺陷的高接合品质，相较于一般熔融焊接，可得到良好的机械性质。基于上述原因，摩擦搅拌焊接最初是用于以传统焊接方式难以接合的铝合金上，例如：7075、2024等。然而在最近几年，摩擦搅拌焊接制程则已被广泛地应用在其它轻金属及其合金的接合技术上。摩擦搅拌焊接步骤:摩擦搅拌焊接以机械转动摩擦产生热能，搅拌头材质硬、深入欲结合之两工件中强力转动摩擦、待材质软化〈塑性变形〉后，缓步移行并持续转动摩擦搅拌……最后取出搅拌头达成结合。原理简单如图所示FSW示意图:2SCRC冷藏技术中心第2页共5页上海中集冷藏箱有限公司焊道微观组织分析:母材经FSW后，其原有之轧延组织有明显之变化。依显微组织之不同，可将其概分为如图下中所示之四个区域：(1)母材：即原始之材料，未受焊接热影响的焊件部份。(2)热影响区：介于母材及热机影响区之间，此区是受到摩擦热作用后，该区的热量接近铝合金的退火温度，且未受到搅拌状况下晶粒由原本之晶粒再结晶并进一步成长至更粗大的晶粒。(3)热机影响区：此区之晶粒除受热影响外，其晶粒也因工具头的回转挤压而变形，由于肩部以下pin头边缘受到摩擦热及与挤压的双重作用，此区晶粒受到扭曲变形并有成长的趋势。(4)动态再结晶区：又称为搅拌区，位于焊道中央，直接受到工具头之摩擦。搅拌和挤压，其特征为具有再结晶的等轴细晶粒。摩擦搅拌焊接之优点：1.整个焊接过程相当简单，且不需要使用焊条或填料等消耗物。2.接头边缘不需前加工处理。3.焊接前不需事先清除工件表面的氧化物。4.整个过程可采自动化的焊接方式。5.对铝、镁合金焊件而言，摩擦搅拌焊接可达到高接合强度的性能要求。6.可使用对于焊道裂缝敏感性较高的合金材料。3SCRC冷藏技术中心第3页共5页上海中集冷藏箱有限公司摩擦搅拌焊接缺点：(1)匙孔的出现在接合结束时由于搅拌头的回抽，在接合末端留有“匙孔”，所以在接合工件上需要补焊上或机械切除。摩擦搅拌焊接缺点：(2)焊道区洋葱环（onionring）的出现此形状的出现是受到物质流动的影响，而物质的流动是由延着旋转的凸梢表面产生之剪应力所引起。通常，在焊道上方表面可观察到后半圆形环，每环之间的空间大约等于工具头每转一圈时的前进距离，而每环间的距离随着前进速度下降及转速的上升而减少。可伸缩之工具头：PhotobyNASA高速火车上的应用：4SCRC冷藏技术中心第4页共5页上海中集冷藏箱有限公司PhotobyHITACHI火车上的应用：PhotobyHITACHI在飞机上的应用：5SCRC冷藏技术中心第5页共5页上海中集冷藏箱有限公司航天飞机上的应用：