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搅拌摩擦焊的原理
搅拌摩擦焊（FSW）是一种固态连接过程，使用一种不消耗工具的工具来连接两个面对的工件，而不会熔化工件材料。旋转工具和工件材料之间的摩擦会产生热量，从而导致搅拌摩擦焊工具附近的区域变软。当沿着接合线移动工具时，它会机械地将两块金属混合在一起，并通过工具施加的机械压力锻造热的和软化的金属，像接合粘土或面团一样。它主要用于锻造或挤压铝特别是对于需要很高焊接强度的结构。搅拌摩擦焊能够连接铝合金、铜合金、钛合金、低碳钢、不锈钢和镁合金。它已成功用于聚合物的焊接。此外，搅拌摩擦焊已实现了将异种金属（例如铝）与镁合金接合在一起。搅拌摩擦焊的应用可以在现代造船、火车和航空航天应用中找到。
（FSW）是一种固态连接过程，使用一种不消耗工具的工具来连接两个面对的工件，而不会熔化工件材料。旋转工具和工件材料之间的摩擦会产生热量，从而导致搅拌摩擦焊工具附近的区域变软。当沿着接合线移动工具时，它会机械地将两块金属混合在一起，并通过工具施加的机械压力锻造热的和软化的金属，像接合粘土或面团一样。它主要用于锻造或挤压铝特别是对于需要很高焊接强度的结构。搅拌摩擦焊能够连接铝合金、铜合金、钛合金、低碳钢、不锈钢和镁合金。它已成功用于聚合物的焊接。此外，搅拌摩擦焊已实现了将异种金属（例如铝）与镁合金接合在一起。搅拌摩擦焊的应用可以在现代造船、火车和航空航天应用中找到。
耐磨工具和工件之间会产生摩擦热。这种热量，以及由机械混合过程产生的热量以及物料中的绝热热量，使搅拌的物料软化而不会熔化。当工具向前移动时，探针上的特殊轮廓会迫使塑化材料从前表面到后表面，在此高的力有助于锻造焊缝的固结。
工具在金属的增塑的管状轴中沿焊接线移动的过程会导致严重的固态变形，包括基材的动态再结晶。搅拌摩擦焊的优势与局限
搅拌摩擦焊的固态特性比熔融焊接方法具有多个优势，因为避免了与液相冷却相关的问题。搅拌摩擦焊期间不会出现诸如孔隙率、溶质再分布、凝固裂纹和液化裂纹等问题。通常，已发现FSW产生的缺陷浓度低，并且非常能容忍参数和材料的变化。
但是，如果操作不当，搅拌摩擦焊会带来许多特别的缺陷。例如，由于低转速或高横向速度而导致的焊接温度不足，意味着焊接材料无法适应焊接过程中的大范围变形。这可能会导致沿焊缝延伸的长隧道状缺陷，可能会出现在表面或次表面上。低温也可能会限制工具的锻造作用，因此会降低焊缝两侧材料之间的粘结连续性。材料之间的光接触产生了“亲吻键”的名称。由于使用非破坏性方法（例如X射线或超声波测试）很难检测到该缺陷，因此特别令人担忧。如果销钉不够长或工具从钢板中伸出，则焊缝底部的界面可能不会被工具打断和锻造，从而导致缺乏穿透性的缺陷。这本质上是材料中的一个缺口，可能是疲劳裂纹的潜在来源。
与传统的熔焊工艺相比，搅拌摩擦焊具有许多潜在的优势：
- 在焊接状态下具有良好的机械性能。
- 由于没有有毒烟雾或熔融材料飞溅而提高了安全性。
- 无消耗品-由常规工具钢制成的螺纹销（例如，硬化的H13）可以焊接1公里（0.62英里）以上的铝，并且铝不需要填充物或气体保护层。
- 在简单的铣床上轻松实现自动化-降低设置成本、减少培训。
- 由于没有焊池，因此可以在所有位置（水平、垂直等）操作。
- 通常情况下，良好的焊接外观和较小的厚度不足/过度匹配，从而减少了焊接后昂贵的加工需求。
- 可以使用具有相同接头强度的较薄材料。
- 低环境影响。
- 从融合转变为摩擦，可提高总体性能和成本。
但是，已发现该过程的一些缺点：
- 拔出工具后，离开左侧的出口孔。
- 重型夹紧需要很大的下压力才能将板固定在一起。
- 不如手动和电弧加工（厚度变化和非线性焊接困难）灵活。
- 横移速度通常比某些熔焊技术慢，但如果需要较少的焊接次数，则可以抵消。
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