雙軸肩攪拌摩擦焊接方法研究進展

溫 泉，李文亞，王非凡，楊夏煒

（1. 西北工業大學陜西省摩擦焊工程技術重點實驗室，西安 710072； 2. 北京宇航系統工程研究所，北京 100076）

攪拌摩擦焊（Friction Stir Welding, FSW）是英國焊接研究所（TWI）于1991年發明的一項新型固相連接技術[1-3]。在FSW過程中，旋轉的攪拌頭與焊件摩擦生熱，將材料加熱到塑性狀態（溫度低于材料熔點）。同時，塑性材料在攪拌頭旋轉作用下發生遷移且受到軸肩的頂鍛作用，最終形成致密焊縫。與傳統熔化焊相比，FSW具有無煙霧、弧光、飛濺，無需填絲和保護氣等優點，且易于操作、自動化程度高、連接質量好[4]。尤其對鋁合金的焊接而言，FSW具有無可比擬的優勢，進而在航空航天、軌道車輛、艦船等領域得到廣泛應用。

盡管如此，FSW仍存在一些弊端，例如：（1）難以實現復雜空間無支撐曲面結構的焊接；（2）接頭厚度方向易產生組織不均勻性；（3）接頭根部易產生未焊透缺陷。雙軸肩攪拌摩擦焊（Bobbin Tool FSW, BTFSW）是FSW的一個重要變體，其下軸肩取代了FSW的背部墊板，使FSW技術能夠成功應用于中空及空間無支持結構的焊接[5-6]。此外，BT-FSW降低了接頭厚度方向溫度梯度，減小了接頭組織不均勻性，徹底避免了根部缺陷的發生。鑒于此，BT-FSW有望在航空航天和高速列車等領域具有廣闊的應用前景[7]。周利等[8]曾對BT-FSW技術研究現狀進行了綜述。在此基礎上，本文結合近幾年BT-FSW技術的研究新發展，對不同BT-FSW焊接方法的研究進展進行了總結。

固定間隙式BT-FSW

固定間隙式是最簡單的一種方式，其攪拌頭（見圖1）采用一體式設計，對焊接設備要求低。……