搅拌摩擦焊技术.ppt

1、讲解员：王小明，一讲，搅拌摩擦焊，1.1教育内容和目标，教育内容：搅拌摩擦焊的发展过程搅拌摩擦焊的基本原理、搅拌摩擦焊的工艺特点和重要工艺残奥表、搅拌摩擦焊的发展现状和应用领域。 重点和难点：搅拌摩擦焊的基本原理搅拌摩擦焊的工艺特点和重要工艺残奥表。 知识目标：掌握搅拌摩擦焊的基本原理，掌握搅拌摩擦焊的工艺残奥表和特征，了解其发展和应用。 能力目标：培养学生对搅拌摩擦焊的技术设置修订能力。 素质目标：形成焊接技术自主学习和分析方法。 1.2学情分析，授课对象：大学3年级第二学期材料专业学生。 学生分析：学生前期学习材料成形原理的基本知识，其课程内容简单介绍了常见的焊接技术，但基本上是熔焊的方法

2、和技术，几乎不涉及固相焊技术，也不了解搅拌摩擦焊的基本原理及其技术。 因此通过搅拌摩擦焊的学习，学生对焊接技术的发展和应用进行全面的学习和运用。 1.3教学设施修订、教学方法：采用图形结合和动画演示教学，着重阐述搅拌摩擦焊的工作原理、焊接技术和重要残奥表。 提取课堂结构的主线：以搅拌摩擦焊技术为课堂结构的主线，帮助学生尽快掌握搅拌摩擦焊的原理，根据不同的材料和结构修订合理的焊接技术。 增强学生的自主学习能力和工程应用能力：采用摄影展示和动画示范分析方法，启发学生自主分析搅拌摩擦焊的原理和技术，同时培养学生的实际运用和操作能力。搅拌摩擦焊发表：王小明，2讲，1991年，英国焊接研究所(The W

3、elding Institute-TWI )发明了搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding-FSW，1997年)，2.1搅拌摩擦焊的发展过程，1995年，英国2002年，英国焊接研究所与中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所签订专利授权协定，并设中国搅拌摩擦焊接中心(北京赛福斯特技术有限公司是该中心的企业化运营实体)，致力于在中国地区(包括台、港、澳门)推进这项新技术。 中国第一个12m长型材摩擦搅拌接合设备、2.1摩擦搅拌接合的发展过程、2.2摩擦搅拌接合的基本原理、摩擦搅拌接合是将摩擦热作为焊接热源利用的固相接合方法，但与通常的摩擦搅拌接合不同。 在进行摩擦搅拌焊接时，首

4、先，将焊接物牢固地固定在作业台上，然后，高速旋转而将搅拌焊针插入焊接物接缝中，搅拌焊针与周围的母材摩擦而产生的热和搅拌焊针的肩部与焊接物的表面摩擦而产生的热协作，使接缝的材料温度上升而软化，同时， 随着搅拌焊接物的边的搅拌喇叭的前进，顶端的高度发生塑性变形的材料被推出到搅拌喇叭的背后，利用搅拌喇叭的肩与喇叭表层之间的摩擦发热和锻压的共同作用，形成致密的固相接续接头。 搅拌摩擦焊的原理图、搅拌摩擦焊的接合过程可分解为旋转、插入、接合、分离4个不同阶段。旋转、插入、焊接、分离、2.2搅拌摩擦焊的基本原理、焊接接头的示意图、2.2搅拌摩擦焊的基本原理、(V=14 m/h )、(V=38 m/h )、

5、(v=22 )这些残奥表对于接头的稳定性和焊接质量非常重要。 搅拌摩擦焊的工艺残奥表、2.3搅拌摩擦焊的重要工艺残奥表、2.4搅拌摩擦焊的特点、搅拌摩擦焊的优点：搅拌摩擦焊是固相接合技术，具有良好的接头性能。 的双曲馀弦值。 焊接前无需坡口，可节省焊接前的准备工时。 焊接中不需要保护气体和填充材料。 焊接工艺容易自动化，全位置焊接，接头质量均匀性好。 搅拌摩擦焊具有焊接线能量小、焊接变形小、接头残馀应力水平低、低应力、小变形焊接技术的优点。 焊接中无飞溅，无电弧，无辐射，是一种绿色焊接技术。 是一种焊接效率高、能耗低、效率高的焊接技术。 2.4搅拌摩擦焊的特点、搅拌摩擦焊存在的主要问题：(1)

6、焊接不高，在接头设置修正时要特别注意。 焊接拐角接头受到限制，接头形式需要特别设定修订。 (2)焊接需要施加很大的压力，搅拌摩擦焊技术在机械等中的应用受到限制。 (3)焊接结束后，搅拌头的拉出大多在焊接中留下搅拌指棒的孔，因此需要根据需要在焊接工序中追加“拉出板或者拉出板”。 2.4搅拌摩擦焊的特点、搅拌摩擦焊存在的主要问题： (4)被焊零件必须具有一定的结构刚性或牢固固定，以实现焊接，在焊接背面要加强摩擦力的板。 (5)要求严格控制接头的偏移量和间隙的大小。 (6)目前仅限轻金属及其合金的焊接。 总之，与焊接相比，是高品质、高可靠性、高效率、低成本的绿色连接技术。 2.4摩擦搅拌焊接的特点、

7、复合焊接技术： (1)感应线圈辅助加热摩擦搅拌焊接技术采用旋转工具前方移动式感应线圈作为热源。 材料受到热能会产生塑化现象，搅拌摩擦焊工具的主要作用是控制材料的塑性流动形态，能破坏工件表面存在的氧化膜。 然而，该改进的过程不能利用感应线圈在某些位置上准确地加热。 (2)激光辅助搅拌摩擦焊过程中激光能量的高温作用使旋转工具前方的工件软化，只需施加较小的工作负荷就能使旋转工具移动。 并且，该系统具有另一优势：即使在高速焊接状态下也不会导致旋转工具的过度磨损。2.5摩擦搅拌焊接的发展现状、2.5摩擦搅拌焊接的发展现状、复合焊接技术：(3)基于通电摩擦搅拌复合焊接内生电阻热搅拌摩擦热复合的通电摩擦搅拌

8、复合焊接(RFSW )新技术。 在摩擦搅拌接合的过程中，电流沿工件的焊接方向流动，该电流流动的焊接和摩擦搅拌接合部的接触电阻产生电阻热，该电阻热和摩擦搅拌热形成摩擦搅拌的复合热源。 可用于碳钢、不锈钢、高温合金等结构材料的搅拌摩擦焊、焊前热处理、焊后热处理。 为解决高熔点金属搅拌摩擦焊的难题提供了新的研究思路和方法，对高速高效的低熔点金属搅拌摩擦焊也有改善和促进作用，可以解决FSW焊高熔点金属面临的一些挑战。复合焊接技术：a )预热作用，b )热处理作用，通电搅拌摩擦焊设备形象，2.5搅拌摩擦焊的发展现状，目前，铝合金是搅拌摩擦焊的主要被焊接材料，镁合金、铜合金、不锈钢、碳钢及异种金属的搅拌摩擦焊也成为研究的热点。 不同材料的搅拌摩擦焊接技术、有限元数值模拟以及接头性能和接头后加工处理也是研究的重点，搅拌摩擦焊接