帶你瞭解什麼是攪拌摩擦焊

攪拌摩擦焊是指利用高速旋轉的焊具與工件摩擦產生的熱量使被焊材料局部塑性化，當焊具沿著焊接界面向前移動時，被塑性化的材料在焊具的轉動摩擦力作用下由焊具的前部流向後部，並在焊具的擠壓下形成緻密的固相焊縫。

攪拌摩擦焊技術是英國焊接研究所（簡稱TWI）於1991年發明的，並於次年在英國申請了發明專利，同時陸續在世界各國申請了專利保護。得到專利保護並公開以來，攪拌摩擦焊技術首先並主要在鋁合金、鎂合金等輕金屬結構領域得到越來越廣泛的應用，同時在高熔點材料領域也獲得了一定發展。

攪拌摩擦焊除了具有普通摩擦焊技術的優點外，還可以進行多種接頭形式和不同焊接位置的連接。挪威已建立了世界上第一個攪拌摩擦焊商業設備，可焊接厚3—15mm、尺寸6×16的Al船板；1998年美國波音公司的空間和防禦實驗室引進了攪拌摩擦焊技術，用於焊接某些火箭部件；麥道公司也把這種技術用於製造Delta運載火箭的推進劑貯箱。

攪拌摩擦焊方法與常規摩擦焊一樣。攪拌摩擦焊也是利用摩擦熱與塑性變形熱作為焊接熱源。不同之處在於攪拌摩擦焊焊接過程是由一個圓柱體或其他形狀（如帶螺紋圓柱體）的攪拌針伸入工件的接縫處，通過焊頭的高速旋轉，使其與焊接工件材料摩擦，從而使連接部位的材料溫度升高軟化。同時對材料進行攪拌摩擦來完成焊接的。焊接過程如圖所示。在焊接過程中工件要剛性固定在背墊上，焊頭邊高速旋轉，邊沿工件的接縫與工件相對移動。焊頭的突出段伸進材料內部進行摩擦和攪拌，焊頭的肩部與工件表面摩擦生熱，並用於防止塑性狀態材料的溢出，同時可以起到清除表面氧化膜的作用。在焊接過程中，攪拌針在旋轉的同時伸入工件的接縫中，旋轉攪拌頭（主要是軸肩）與工件之間的摩擦熱，使焊頭前面的材料發生強烈塑性變形，然後隨著焊頭的移動，高度塑性變形的材料逐漸沉積在攪拌頭的背後，從而形成攪拌摩擦焊焊縫。

攪拌摩擦焊對設備的要求並不高，最基本的要求是焊頭的旋轉運動和工件的相對運動，即使一臺銑床也可簡單地達到小型平板對接焊的要求。但焊接設備及夾具的剛性是極端重要的。攪拌頭一般採用工具鋼製成，焊頭的長度一般比要求焊接的深度稍短。應該指出，攪拌摩擦焊縫結束時在終端留下個匙孔。通常這個匙孔可以切除掉，也可以用其它焊接方法封焊住。針對匙孔問題，已有伸縮式攪拌頭研發成功，焊後不會留下焊接匙孔。關於在攪拌摩擦過程中界面原子的運動仍處於研究階段。