搅拌摩擦焊的原理及优势

1. 搅拌摩擦原理

   搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding，FSW）是一种固相连接技术。在搅拌摩擦焊接过程中，一个带有特殊形状搅

拌头的搅拌工具高速旋转着插入待焊接的两块材料之间的接缝处。搅拌头的形状通常是带有螺纹的圆柱体，例如，

其形状可能类似一个有精细螺纹的螺丝。

当搅拌头旋转插入材料时，搅拌头与材料之间产生的摩擦热使材料软化。搅拌头的肩部与工件表面紧密接触，它

也会产生摩擦热并且可以防止软化的材料从焊接区域溢出。同时，搅拌头沿着焊接方向移动，就像一个旋转的钻

头在前进一样。旋转的搅拌头会对软化的材料进行搅拌，使两块材料的金属在搅拌的作用下混合，并且在搅拌头

的压力下，被挤压在一起。当搅拌头经过后，材料冷却凝固，从而形成高质量的焊接接头。

以铝合金材料的搅拌摩擦焊为例，铝合金在搅拌头产生的摩擦热作用下，温度升高到其熔点以下的某个合适温度

区间，此时铝合金材料的塑性大大增加，搅拌头在搅拌过程中使两块铝合金的材料实现了类似于 “搅拌混合” 的效

果，Zui终实现焊接。

• 




2. 搅拌摩擦的优势

   
   

焊接质量高

由于搅拌摩擦焊是在材料熔点以下进行的固相焊接，避免了熔化焊接过程中容易出现的气孔、裂纹等缺陷。例如，在焊接

一些对气密性要求较高的铝合金结构时，搅拌摩擦焊能够有效地保证焊接区域的致密性，焊缝内部不会出现因气体逸出而

产生的气孔，从而提高了焊接结构的密封性和强度。

适用材料范围广

可以用于焊接多种材料，特别是一些难熔的材料和异种材料。如铝、镁等轻金属及其合金，这些材料在航空航天、汽车制

造等领域应用广泛。对于异种材料焊接，比如铝和铜的焊接，搅拌摩擦焊能够在一定程度上克服两种材料物理化学性质差

异带来的焊接困难，实现较为良好的连接。

焊接变形小

相比传统的熔化焊接方法，搅拌摩擦焊产生的焊接变形很小。这是因为焊接过程中没有大量的液态金属，不会因为液态金

属的凝固收缩而产生较大的变形。在船舶制造领域，对于一些大型铝合金板材的拼接，如果采用传统焊接方法可能会导致

板材严重变形，而搅拌摩擦焊可以很好地控制变形量，保证船舶结构的精度。

环保节能

搅拌摩擦焊过程中不需要使用填充材料（在一些特殊情况下可能需要少量填充材料）和保护气体，减少了材料的消耗。同

时，由于它主要是利用摩擦热进行焊接，相比于一些需要高能量输入的熔化焊接方法（如电弧焊），能量消耗相对较低。

并且不会产生像熔化焊接那样的强光、烟雾和有害气体，对环境和操作人员的健康较为友好。