搅拌摩擦(点)焊技术与在汽车轻量化中应用(公开)

1、搅拌摩擦(点)焊技术与在汽车轻量化中应用(公开)第一页，共26页。搅拌摩擦焊技术概况搅拌摩擦焊基本原理：第二页，共26页。搅拌摩擦焊技术概况搅拌摩擦焊技术术语：搅拌头（Pin tool）搅拌摩擦焊的施焊工具；轴肩（Tool Shoulder）搅拌头与工件表面接触的肩台部分；搅拌针（Tool Pin）搅拌头插入工件的部分；前进侧（Advanced Side）焊接方向与搅拌头轴肩旋转方向一致的焊缝侧面；回转侧（Retreating Side）焊接方向与搅拌头轴肩旋转方向相反的焊缝侧面；轴向压力（Down or Axial Force）-向搅拌头施加的使搅拌针插入工件和保持搅拌头轴肩与工件表面接触的

2、压力。第三页，共26页。搅拌摩擦点焊技术简介搅拌摩擦点焊（Friction Stir Spot Welding，FSSW）技术是一种新兴的固相焊接技术，它是由搅拌摩擦焊技术发展起来的。它的连接机理是点焊工具周围高温摩擦热和材料塑性流动相互作用的结果。冶金连接产生在点焊工具周围形成的一种圆环状搅拌区域与材料发生重结晶的区域中，这一区域在点焊工具旋转、挤压、粉碎等机械力作用下，形成致密组织结构，赋予搅拌摩擦点焊接头优异的力学性能。 第四页，共26页。为什么研究搅拌摩擦点焊技术？常用单点联接技术铆接电阻点焊增加系统重量破坏母材整体性，降低承载能力强噪音，损害工人健康表面美观性差能耗大大电流，工件热变

3、形焊点质量不稳定合金表面氧化膜，缩短电极寿命第五页，共26页。搅拌摩擦点焊技术分类基本型搅拌摩擦点焊技术（Basic FSSW）第六页，共26页。搅拌摩擦点焊技术分类填充式搅拌摩擦点焊技术（Refill FSSW）第七页，共26页。搅拌摩擦点焊技术分类摆动式搅拌摩擦点焊技术（Swing FSSW）第八页，共26页。搅拌摩擦焊技术应用情况铝制发动机支架和悬挂，是第一个采用搅拌摩擦焊制造的汽车零件，最初是林肯城市汽车，接着是Ford GT。马自达MX5的后备箱盖上，将铝板与镀锌钢支架连接在一起。丰田普锐斯Prius的后备箱盖采用了摩擦点焊；Volvo V70的后排座椅，采用了搅拌摩擦焊，由Sapa

4、进行制造第九页，共26页。搅拌摩擦焊技术应用情况Riftec则为Audi R8制造了搅拌摩擦焊拼焊板2002年德国铝博览会 SAPA展出的铝制汽车，很多部位用了FSW技术，典型的如轮毂第十页，共26页。沃尔沃XC90生产轮毂搅拌摩擦焊技术应用情况第十一页，共26页。搅拌摩擦焊技术应用情况挪威Magnor的Hydro Aluminium公司使用 SuperStirTM设备进行电动机车的搅拌摩擦焊加工第十二页，共26页。搅拌摩擦点焊技术应用Mazda MX5的箱盖和螺钉固定套的连接 Mazda RX8发动机罩 Mazda RX8后门 BMW5门窗的直立边柱第十三页，共26页。搅拌摩擦点焊技术应用丰

5、田Ex PRIUS门框采用搅拌摩擦点焊技术 第十四页，共26页。搅拌摩擦点焊设备日本川崎重工研制的搅拌摩擦点焊设备美国Friction Stir Link公司研制的搅拌摩擦点焊设备 第十五页，共26页。搅拌摩擦点焊设备上海航天设备制造总厂搅拌摩擦点焊设备无针式搅拌摩擦点焊设备 第十六页，共26页。搅拌摩擦点焊机器人FSSW-R100 （1）灵活性；（2）优异的焊接性能；（3）流水线生产设备；（4）世界上第一台填充式搅拌摩擦点焊机器人 第十七页，共26页。搅拌摩擦点焊的技术优势相对于电阻点焊：（1）经济的实现3mm以上点连接（2）异种材料焊接（3）多层箔片焊接（4）焊点外观、内部质量稳定（5）剪

6、切强度高、一致性好（6）投入少，能耗低（7）绿色制造相对于铆接：（1）疲劳强度高（2）减重（3）气动外形好（4）降噪（5）无多余物第十八页，共26页。连续焊接点数已经达到1500点；间断焊接点数（寿命）已经达到25000点；正在进行9mm系列长寿命技术攻关；正在进行5mm/7mm/11mm点焊工具研制。搅拌摩擦点焊工具研制第十九页，共26页。搅拌摩擦（点）焊技术应用汽车底盘点焊车轮筒段连续焊缺轮毂环缝焊图片第二十页，共26页。箔片区域过渡区域焊核区搅拌摩擦（点）焊技术应用第二十一页，共26页。 转速对焊点强度的影响搅拌摩擦点焊工艺研究第二十二页，共26页。 焊接时间对焊点强度的影响搅拌摩擦点焊工艺研究第二十三页，共26页。搅拌摩擦点焊工艺研究工艺参数与拉伸载荷的关系 当旋转速度为2000rpm、焊接时间为3.5s时，接头的剪切拉伸载荷达到最大值8200N。当旋转速度为2000rpm、焊接时间为3.5s时，十字形拉伸载荷达到最大值3600N。第二十四页，共26页。结 论 介绍了一种新型固相焊接技术搅拌摩擦（点）焊技术并阐述了该技术在汽车工业领域的国内外应用现状针对汽车轻量化制造的需求，以Al-Mg合金材料为对象，进行搅拌摩擦点焊工艺技术研究通过对铝合金填充式搅拌摩擦点焊