搅拌摩擦焊技术只是分享.ppt

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1、搅拌摩擦焊技术1.2学情分析授课对象：大学三年级第二学期材料专业学生。学生分析：学生前期已经学习了材料成型原理的基本知识，其课程内容已经简单的介绍了常见的焊接工艺，但基本是熔化焊的方法与工艺，几乎不涉及固相焊技术，更不了解搅拌摩擦焊的基本原理及其工艺。因此通过搅拌摩擦焊的学习，使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教学设计教学方法：采用图形结合及动画演示教学，重点讲述搅拌摩擦焊的工作原理、焊接工艺及重要参数。提炼课程结构主线：以搅拌摩擦焊的工艺为课程教学结构主线，帮助学生尽快掌握搅拌摩擦焊的原理，能够根据不同的材料和结构设计合理的焊接工艺。增强学生自主学习能力和工程应用能

2、力：采用图片展示和动画演示的分析方法，启发学生自主分析搅拌摩擦焊的原理与工艺，同时培养学生实际运用和操作能力。搅拌摩擦焊主讲：王小明2讲课1991年,英国焊接研究所（TheWeldingInstitute-TWI）发明了搅拌摩擦焊（FrictionStirWelding-FSW1997年，被日立公司、阿尔斯通公司等大型列车制造商广泛用于铝合金车体的制造中，在列车制造领域逐渐取代了熔焊技术。2.1搅拌摩擦焊的发展历程•1995年，英国焊接研究所在中国申请了搅拌摩擦焊技术发明专利，并于1999年正式获得国家专利局批准。•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定

3、了专利授权协议，并联合成立了中国搅拌摩擦焊中心（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）推广这项新技术。中国第一台12m长宽幅型材搅拌摩擦焊设备2.1搅拌摩擦焊的发展历程2.2搅拌摩擦焊接的基本原理搅拌摩擦焊是利用摩擦热作为焊接热源的一种固相连接方法，但与常规摩擦焊有所不同。在进行搅拌摩擦焊接时，首先将焊件牢牢地固定在工作平台上，然后，搅拌焊头高速旋转并将搅拌焊针插入焊件的接缝处，直至搅拌焊头的肩部与焊件表面紧密接触，搅拌焊针高速旋转与其周围母材摩擦产生的热量和搅拌焊头的肩部与焊件表面摩擦产生的热量共同作用，使接缝处材料温度升高而软化，同时，搅

4、拌焊头边旋转边沿着接缝与焊件做相对运动，搅拌焊头前面的材料发生强烈的塑性变形。随着搅拌焊头向前移动，前沿高度塑性变形的材料被挤压到搅拌焊头的背后，在搅拌头轴肩与焊件表层摩擦产热和锻压共同作用下，形成致密的固相连接接头。搅拌摩擦焊原理图搅拌摩擦焊的焊接过程，可以分解为4个不同阶段：旋转、插入、焊接、离开。旋转插入焊接离开2.2搅拌摩擦焊接的基本原理焊接接头的示意图2.2搅拌摩擦焊接的基本原理(V=14m/h)(V=38m/h)(V=28m/h)铝合金搅拌摩擦焊宏观形貌2.2搅拌摩擦焊接的基本原理2.3搅拌摩擦焊接的重要工艺参数FSW焊接的重要工艺参数主要有搅拌头的形状、搅拌头的位置、搅拌头的

5、转速、焊接速度、接头精度以及材料拘束等。这些参数对接头稳定性和焊接质量的非常重要。搅拌摩擦焊的工艺参数工艺参数内容搅拌头的形状搅拌指棒的长度：约等于母材厚度搅拌指棒的形状：要适合于不同的材料、板厚搅拌头的角度：一定的前进角搅拌头的位置搅拌指棒插入的深度：约与板厚相等搅拌头中心线的位置：正好处于接头中心线搅拌头肩部：接触程度搅拌头的转速根据被焊材料厚度，搅拌头的形状，电动机的输出功率，机械刚度，转速一般为几百-几千转/分焊接速度根据确定的搅拌头的转速选择焊接速度一般由几cm/min和1-2m/min，约与电弧焊相等接头精度接头间隙，推荐0mm间隙材料的挤压加工精度、接头的加工精度、是防止产生

6、缺陷的重要因素材料拘束为了保证接头精度，设计专用的夹具是非常重要的。2.3搅拌摩擦焊接的重要工艺参数2.4搅拌摩擦焊接的特点搅拌摩擦焊具有的优点：⑴搅拌摩擦焊是一种固相连接技术，接头性能优异。。⑵焊前不需要开坡口，可以节省焊前准备工时。⑶焊接过程中不需要保护气，也不需要填充材料。⑷焊接过程容易实现自动化，可以实现全位置焊接，接头质量一致性好。搅拌摩擦焊具有的优点：⑸焊接热输入小，从而导致焊接变形小、接头残余应力水平低，是一种低应力、小变形焊接技术。⑹焊接过程中无飞溅、无弧光、无辐射，是一种绿色焊接技术。⑺焊接效率高、能耗低，是一种高效焊接技术。2.4搅拌摩擦焊接的特点搅拌摩擦焊存在的主要问

7、题：（1）焊缝无增高,在接头设计时要特别注意这一特征。焊接角接接头受到限制，接头形式必须特殊设计。（2）需要对焊缝施加大的压力，限制了搅拌摩擦焊技术在机器人等设备上的应用。（3）焊接结束时，由于搅拌头的回抽在焊缝中往往残留搅拌指棒的孔，所以必要时，焊接工艺上需要添加“引焊板或退出板”。2.4搅拌摩擦焊接的特点搅拌摩擦焊存在的主要问题：（4）被焊零件需要由一定的结构刚性或被牢牢固定来实现焊接；在焊缝背面必须加一耐摩擦力的垫