搅拌摩擦焊修复技术的研究现状

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1、搅拌摩擦焊修复技术的研究现状姬书得黄若飞吴宝生沈阳航空航天大学航空航天工程学部摘要：由英国焊接研宄所发明的搅拌摩擦焊可用于金属结构中缺陷的修复。与传统的熔化焊相比，搅拌摩檫焊修复具有高质量、低能耗、低成本、绿色无污染等优点。近年来，国内外的专家和学者不仅对裂纹型缺陷的修复进行/研究，还提出丫多种由搅拌摩擦焊演生而来的工艺进行了体积型缺陷的修复。在介绍搅拌摩擦焊原理的基础上，对搅拌摩擦焊进行缺陷修复存在的工艺问题进行了分析，重点介绍面积型与体积型缺陷的修复工艺研究现状。关键词：搅拌摩擦焊修复;而积型缺陷;体积型

2、缺陷;研宂现状;作者简介：姬书得（1977-），男，河北沧州人，教授，主要研宂方向:搅拌摩擦焊/加工，E-mail:s叩erjsd@163.com。收稿日期：2017-07-19基金：国家自然科学基金（项目编号:51705339）ReviewonfrictionstirweldingrepairIShu-deHAUNGRuo_feiWUBao-shengFacultyofAerospaceEngineering，ShenyangAerospaceUniversity;Abstract：Frictionstir

3、welding(ESW)inventedbyTheWeldingInstitutecanbeusedtorepairthedefectinmetalstructure.FSWrepairhastheadvantagesofhighquality,lowenergyconsumption,lowcostandnonpollutioncomparedtotheconventionalfusionwelding.Inrecentyears,researchersathomeandaboardhaveinvestig

4、atednotonlycrackrepairbytheconventionalFSWprocessbutalsovolumedefectsbysomenewprocessesevolvedfromF'SW.Inthispaper,P’SWprinciplewasintroduced,andthentechnologicalproblemsondefectrepairusingFSWwereanalyzed.ResearchdevelopmentofFSWrepairtoplanarandvolumedefec

5、tswerepresentedindetail.Keyword：Frictionstirweldingrepair;planardefect;volumedefect;researchdevelopment;Received：2017-07-19对于现今大量应用于制造行业的铝合金和镁合金铸造件，在铸造过程中不可避免地会产生如气孔、疏松、裂纹等铸造缺陷in;金属结构件在使用过程中亦会产生各种缺陷，比如裂纹等。缺陷的存在会影响镁合金或铝合金铸造结构的质量，严重时甚至导致产品报废。2003年，我国开展了《国家中长期

6、科学和技术发展规划(2006-2020)》制定工作。规划指出：未来限制我国经济可持续发展的主要瓶颈是资源匮乏和能源匮乏。因此，再制造技术应运而牛.并引起国家高度重视。再制造技术的提出可实现产品循环寿命周期，即“研制-使用-报废-再制造”，有利于降低资源消耗，具有突出的节能减排效益。因此，金属结构件屮缺陷的修补技术备受国内外学者的关注。目前缺陷修补的方法主要是传统熔焊、电火花合金化、激光多层涂敷等［2-4］。上述修复方法是基于材料熔化的修复工艺;但过大的局部热输入易造成组织粗大且无法避免气孔与裂纹等缺陷。同时，

7、电火花合金化与激光多层涂敷仅适用于表面缺陷的修复，而对于结构件的内部缺陷显得无能为力。搅拌摩擦焊(Frictionstirwelding,FSW)作为一种固相连接技术，具有焊接温度低、变形和残余应力小、接头质量高、绿色无污染等优点，也适用于金属结构件的绿色修复。目前，搅拌摩擦焊修复(亦可称为搅拌摩擦修复)作为一种新型的修复技术，可进行面积型与体积型缺陷的修复，引起了国内外的专家和学者的广泛关注。1搅拌摩擦焊的原理及成形特点搅拌摩擦焊是由英W焊接研宄所(TWI)在1991年发明的一种新型固和连接技术其焊接工艺的

8、原理如图1所示。在FSW过程中，高速旋转的搅拌头扎入工件后沿焊接方向运动;在搅拌头与工件的接触部位产生摩擦热，使其周围金属形成塑性软化层;软化层金属在搅拌尖旋转的作用下填充搅拌针后方所形成的空腔，并在搅拌头轴肩与搅拌针的搅拌及挤压作用下实现材料连接。随着FSW的推广和普及，在二十多年的时间里已逐渐应用于航空航天、高速列车、船舶及汽车制造工业等领域［6-8］。由于焊接过程中金属不发生熔化，焊接接头中不