【正文】 區(qū)斷面面積增大，熱影響區(qū)變寬，同時攪拌針向前移動時阻力增大；攪拌針的尺寸過小時，焊接區(qū)熱塑性金屬的流動性差，攪拌針向前移動時所產(chǎn)生的側(cè)向擠壓力減小，不利于形成致密的焊縫組織。從焊縫形成來看，基本上成矩形，所以角變形極小。 在焊接接頭的熱力影響區(qū) ,焊接過程引起長晶粒的彎曲和輕微的重結(jié)晶。攪拌針在外力作用下不斷頂鍛和擠壓接縫兩邊的材料，直至攪拌頭軸肩緊密接觸工件表面為止，由旋轉(zhuǎn)軸肩和攪拌針產(chǎn)生的摩擦熱在軸肩下面和攪拌指頭周圍形成大量的塑化層。 與傳統(tǒng)鎢極氬弧焊（ TIG）和熔化極氬弧焊（ MIG）焊接相比較，攪拌摩擦焊在接頭力學(xué)性能上具有明顯的優(yōu)越性。 迄今，在材料的厚度上，單道焊可以實現(xiàn)厚度為~100mm鋁合金材料的焊接；雙道焊可以焊接 180mm厚的對接板材。在制造及監(jiān)控技術(shù)方面要本著柔性和自動化來設(shè)計。同時也引起了我國科技工作者的高度重視，先后開展了一些攪拌摩擦焊的研究工作。 1摩擦焊原理及技術(shù)優(yōu)勢 (1)原理 （ 2）摩擦焊技術(shù)的主要優(yōu)點 1)接頭質(zhì)量好且穩(wěn)定 焊接過程由機器控制，參數(shù)設(shè)定后容易監(jiān)控，重復(fù)性好，不依賴于操作人員的技術(shù)水平和工作態(tài)度。 北京航空工藝研究所 1992年研制成功了 ZD15015A型高壓電子束焊機。自下而上或水平橫焊。 氣密性、剛度要求、 X射線防護。 8 可簡化加工工藝 可將重復(fù)的或大型整體加工件分為易于加工的、簡單的或小型部件，用電子束焊為一個整體，簡少加工難度，節(jié)省材料，簡化工藝。 1 焊縫深寬比高 束斑尺寸小，能量密度高。電子束經(jīng)過通道轟擊底部的待熔金屬，使通道逐漸向縱深發(fā)展。 (5)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng) 適應(yīng)接頭類型和加工工藝。 1957年，公布研究成果。 電子束焊接首先應(yīng)用于原子能及宇航工業(yè)。 (6)合軸系統(tǒng) 得到滿意的電子束斑點。 小孔的動態(tài)平衡與液態(tài)金屬在重力下的浸灌作用和表面張力的封口作用有關(guān)。可實現(xiàn)高深寬比 (即焊縫深而窄 )的焊接，深寬比達(dá) 60:1，從 ~300mm厚度不銹鋼板可一次焊透。 All metallic materials can be melted using a focused electron beam and, in consequence, most pure metals and alloys can be successfully welded . Steels and iron alloys CMn and structural steels Alloy steels Stainless steels Soft iron Nickel alloys Aluminium and magnesium alloys Copper and its alloys Refractory and reactive metals Dissimilar metals Nonmetals Cast irons :EB welding is not remended as a joining process for cast irons。 電子槍抽真空系統(tǒng)、工作室抽真空系統(tǒng) (5)電子束焊機現(xiàn)狀 1)大型真空電子束焊機 幾十立方米到幾百立方米： 280、 1 400、 800 2)局部真空電子束焊機 節(jié)省抽氣時間 3）通用電子束焊機 4）批量生產(chǎn)用小型真空電子束焊機 7電子束焊的焊接工藝 (1)焊接參數(shù) 1)加速電壓 Ua 大多數(shù)保持不變。 2)脈沖電子束焊 功率相同，脈沖更有效的增加熔深。國內(nèi)第一臺自行設(shè)計、自行制造的高壓電子槍和大型真空室。焊接過程不發(fā)生熔化，屬固相熱壓焊，接頭為鍛造組織，因此焊縫不會出現(xiàn)氣孔、偏析和夾雜，裂紋等鑄造組織的結(jié)晶缺陷，焊接接頭強度遠(yuǎn)大于熔焊、釬焊的強度，達(dá)到母材的強度； 2) 效率高。 (5)相位摩擦焊 可實現(xiàn)有相位要求的工件的摩擦焊接，擴大了摩擦焊的應(yīng)用領(lǐng)域。焊機可附加很多自動化設(shè)備和加工裝置，從而創(chuàng)造出一個高度柔性和自動化的完整系統(tǒng)，以適應(yīng)用戶的各種要求。 最近 ,又開發(fā)了可以連接 焊技術(shù)。 例如 ,對于 2023T6鋁合金， FSW焊接頭性能比 TIG焊高 16％ 。 (3)當(dāng)工件相對攪拌針移動或攪拌針相對工件移動時 ,在攪拌針側(cè)面和旋轉(zhuǎn)方向上產(chǎn)生的機械攪拌和頂鍛作用下 ,攪拌針的前表面把塑化的材料移送到攪拌針后表面。焊核由纖細(xì)的經(jīng)動態(tài)再結(jié)晶的等軸晶構(gòu)成 ,晶粒尺寸比母材小得多。 再則由于是固相焊，加熱溫度低，與熔化焊相比，最高溫度和溫度梯度小得多，無焊縫的凝固收縮和高溫區(qū)的膨脹與收縮，這樣也有利于減少焊接變形與應(yīng)力，不只減少了焊接過程中的裂紋傾向，也減少了焊后的殘余應(yīng)力，大大提高了焊接結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。 攪拌針的長度與焊縫的背面成形有關(guān)，攪拌焊針過短，背面焊不透；攪拌針過長，則背面易過熱，導(dǎo)致成形較差。 3) 航空：飛機蒙皮、衍條、加強件之間連接、框架連接、飛機壁板和地板連接、飛機門預(yù)成形結(jié)構(gòu)件、起落架倉蓋、外掛燃料箱。 從 1996到 1999，已經(jīng)成功焊接了 1700塊船舶面板，焊縫總長度超過 110km。采用攪拌摩擦焊節(jié)約了 60％的成本，制造周期由 23天降低為 6天。挪威 Hydro公司采用攪拌摩擦焊技術(shù)制造汽車輪轂，將鑄造或鍛造的中心零件與鍛鋁制造的輻條連接起來，以獲得良好的載荷傳遞性能并減輕重量。 采用數(shù)值模擬方法，對攪拌摩擦焊工藝過程與接頭形成和質(zhì)量進行建模描述及預(yù)測，正在各國學(xué)術(shù)界掀起熱潮，主要研究工作內(nèi)容包括有： 1) 攪拌頭與工件摩擦產(chǎn)熱模型； 2) 攪拌摩擦焊熱過程模擬及預(yù)測； 3) 焊縫形成與熱塑金屬的遷移； 4) 諸多工藝參數(shù)的耦合效應(yīng)； 5) 焊縫中缺陷形成的機制； 6) 攪拌摩擦焊引發(fā)的殘余應(yīng)力與變形。在 4MPa的壓力下保壓 20分鐘無滲漏，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于設(shè)計要求。 中國攪拌摩擦焊中心于 2023年完成了預(yù)研課題 《 攪拌摩擦焊技術(shù) 》 ：采用 FSW技術(shù)焊接的直徑 全達(dá)到了設(shè)計要求，通過了承壓試驗的考核。更重要的是用物理實驗對數(shù)值模擬結(jié)果進行驗證，二者相輔相成。攪拌摩擦焊。 美國 Eclipse飛機制造公司斥資 3億美元用于攪拌摩擦焊的飛機制造計劃，其制造的第一架攪拌摩擦焊商用噴氣客機（ Eclipse500）于 2023年 8月在美國進行了首飛測試。 (2)攪拌摩擦焊在航空航天工業(yè)中的應(yīng)用 航空航天飛行器鋁合金結(jié)構(gòu)件，如飛機機翼壁板、運載火箭燃料儲箱等，選材多為熔焊焊接性較差的 2023及 7000系列鋁合金材料，而攪拌摩擦焊可以實現(xiàn)這些系列鋁合金的優(yōu)質(zhì)連接，國外已經(jīng)在飛機、火箭等宇航飛行器上得到應(yīng)用。