不锈钢焊接工艺中的摩擦搅拌焊接

搅拌摩擦焊（FSW）是1991年在TWI有限公司开发的一种固态连接工艺。FSW通过使用非消耗性工具进行工作，该工具被旋转并插入到两个工件的界面中。然后工具通过界面移动，摩擦热使材料发热和软化。然后旋转工具机械混合软化的材料以产生固态结合。

FSW主要用于工业加工所有等级的铝合金、铸造、轧制或挤压条件。厚度从0.3mm到75mm的铝合金对接接头已经成功地通过了一次（取决于工件材料，机器功率和结构刚度）。其他材料也已成功结合，即镁、钛、铜和不锈钢板。塑料和金属基复合材料（MMC）已经被探索。这些材料之间的不同组合也被证明是可能的。

自从发明以来，FSW已经成为大多数制造业的成熟技术。一些已知的应用包括：造船和海洋；面板甲板、侧面、舱壁和地板；船体和上层建筑；直升机登陆平台；桅杆；航天机身和机翼结构；太空车油箱；铁路行业；铁路车辆地板、侧面和屋顶面板，即高速列车；铁路油轮；汽车；发动机底盘支架；轮辋；裁缝焊接的毛坯；车身结构；座椅框架；电子产品；电路的外壳；冷却和热管理板。

摩擦搅拌焊接应用：（a）轮缘，（b）铝挤压件的连接，以及（c）空间推进剂罐

摩擦搅拌焊接通常具有三个主要的微观结构区域：焊接熔核、热机械影响区（TMAZ）和热影响区（HAZ）。从技术上来说，焊接熔核和TMAZ都是“热机械影响区域”，但是为了表现出不同的显微组织特征而被分开考虑。焊接块经历了动态再结晶，而TMAZ没有。这些区域的范围和微观结构组成取决于材料和加工条件（例如参数和工具设计）。

关于搅拌摩擦焊接铝合金的机械性能，现在已经确定，它们通常优于电弧焊工艺获得的那些。
摩擦搅拌焊接比熔接连接工艺具有许多优点，特别是在连接铝合金时：保持固态，避免了许多与熔焊过程中熔化和凝固有关的缺陷，如孔隙和凝固裂纹。峰值温度较低，可减少变形和收缩；有优越的机械性能；不需要填充金属，焊剂或保护气体。没有烟雾，气孔或飞溅产生。
完全自动化，使过程高度重复。高效节能。