飞机制造工程中的搅拌摩擦焊研究.PDFVIP

中国搅拌摩擦焊中心 《飞机制造工程中的搅拌摩擦焊研究》 飞机制造工程中的搅拌摩擦焊研究 The Study of Friction Stir Welding to Aircraft Industry 中国搅拌摩擦焊中心 栾国红，郭德伦, 张田仓，孙成彬 [摘 要] 基于成本、重量和连接质量上巨大优越性 , 搅拌摩擦焊作为一项新型 的革命性的焊接技术，越来越受到飞机制造工业的重视，本文总结了目前飞 机制造工业中的搅拌摩擦焊研究，并对搅拌摩擦焊的原理、特点等进行详细 阐述。 关键词：搅拌摩擦焊， 飞机制造， 焊接， 研究 [ABSTRACT] Base on the great advantages of Friction Stir Welding regarding cost, weight and joint quality, as an innovative revolutionary welding technology, Friction Stir Welding attracts more and more attentions from aircraft manufacturing industries. This paper has summarized the studies of Friction Stir Welding on aircraft industrial field as well as the principle and characteristics of this jointing technology. Keywords: Friction Stir Welding， Aircraft manufacturing ， Welding ，Study 1 介绍 搅拌摩擦焊技术是英国焊接研究所（简称 TWI ）在 1991 年发明的新型连 接技术 [7] ， 1993 年和 1995 年英国焊接研究所在世界范围内的发达和发展中 国家申请了知识产权保护。迄今，搅拌摩擦焊在宇航、船舶、高速列车、汽 车等制造领域的轻结构制造中已经显示出强劲的技术创新活力，和广阔的技 术应用前景，并且得到广泛应用。 世界范围的宇航工业正在探索扩大搅拌摩擦焊技术在飞机、喷气发动机、 和空间飞行器上的广泛应用。目前对搅拌摩擦焊的研究和试验已经超出了简 单的非疲劳关键接头的应用研究范围，进入了复杂几何形状的飞机关键零部 件的连接和先进飞行系统的制造；搅拌摩擦焊为改变传统轻合金结构制造、 装配方法提供了可能，传统的机械紧固装配完全可以被高性能的搅拌摩擦焊 装配代替，从而降低成本，为飞机系统的制造提供一个根本性的变化。在英 国焊接研究所的技术合作和许可下，国际上诸多飞机制造公司如：欧洲空中 客车公司、美国波音公司等都开始了对搅拌摩擦焊技术的验证研究和应用开 发研究，并且取得了很大成果。 本文总结了目前飞机制造工业中的搅拌摩擦焊研究，并对搅拌摩擦焊的 原理、特点等进行详细阐述。 2 搅拌摩擦焊原理 搅拌摩擦焊（ FSW ）是由英国焊接研究所（TWI ）于 1991 年发明（专利 栾国红 第 1 页 12/10/2012 Corresponding Author: Guohong Luan Tel 86-10 Fax: 86-10Email: ghongluan@ 中国搅拌摩擦焊中心 《飞机制造工程中的搅拌摩擦焊研究》 覆盖了中国市场）的一项新型固相连接技术 [7] 。其主要特点是采用一种非耗 特型搅拌头插入被焊零件的对接处，在待焊工件的连接界面旋转、摩擦、挤 压，在热机作用的条件下扩散连接形成可靠的、致密的金属间固相焊缝。其 原理如图 1 所示。 图 1 搅拌摩擦焊原理图 根据实验测量和数字模拟结果，搅拌摩擦焊的焊接温度一般都低于材料 的熔点，焊接过程中通过搅拌头对塑化材料的挤压过渡，搅拌摩擦焊得到的 是致密的金属间固相冶金扩散连接。图 2 所