新的焊接技术——搅拌摩擦焊简介及在新能源汽车领域的应用

发展历史

搅拌摩擦焊(FrictionStir Welding简称FSW)技术是英国焊接研究所(The Welding Institute，简称 TWI)于1991年发明的，并于次年在英国申请了发明专利，同时陆续在世界各国申请了专利保护。专利保护公开以来，搅拌摩擦焊技术首先并主要在铝合金、镁合金等轻金属结构领域得到越来越广泛的应用，同时在高熔点材料领域也获得了一定发展。

原理

搅拌摩擦焊是一种固相连接方式。在搅拌摩擦焊过程中，一个柱形带特殊轴肩和针凸的搅拌头旋转着插入被焊工件，搅拌头和被焊材料之间的摩擦产生了摩擦热，使材料热塑化，当搅拌工具沿着待焊界面向前移动时，热塑化的材料由搅拌头的前部向后部转移，并且在搅拌工具的机械锻造的作用下，实现工件间的固相连接。

焊接过程如图所示。在焊接过程中工件要刚性固定在背垫上，焊头边高速旋转，边沿工件的接缝与工件相对移动。焊头的突出段伸进材料内部进行摩擦和搅拌，焊头的肩部与工件表面摩擦生热，并用于防止塑性状态材料的溢出，同时可以起到清除表面氧化膜的作用

搅拌摩擦焊特点

焊接过程中不需要其它焊接消耗材料，如焊条、焊丝、焊剂及保护气体等。唯一消耗的是焊接搅拌头。同时，由于搅拌摩擦焊接时的温度相对较低，因此焊接后结构的残余应力或变形也较熔化焊小得多。特别是Al合金薄板熔化焊接时；搅拌摩擦焊主要是用在熔化温度较低的有色金属，如Al、cu等合金。

应用领域：

我国于2002年引进搅拌摩擦焊以来，最开始主要用于航空、航天、船舶、列车、汽车、电子、电力等工业领域中，创造了可观的社会经济效益，为铝、镁、铜、钛、钢等金属材料提供了更好的技术解决方法，包括:航天筒体结构件、航空薄壁结构件、船舶宽幅带筋板、高速列车车体结构、大厚度雷达面板、汽车轮毂、集装箱型材壁板、各种结构散热器及热沉器等。

今年来由于新能源汽车的快速发展，汽车底盘、电机壳、电控盒等等对轻量化有了更高的要求，越来越多厂家开始应用搅拌摩擦焊技术去焊接电池托盘、电机壳、电控盒等。目前国内做的比较好的厂家主要有中国航天下属专门研究搅拌摩擦焊设备厂家——航天工程装备（苏州）有限公司等；