第33卷第3期 2012年3月
焊接学报
TRANSACTIONS OFTHE CHINA WELDING INSTITUTION
Vol.33 March
No.3 2012
基于固态莲接原理的填充式搅拌摩擦焊匙孔修复技术
黄永宪，韩冰，吕世雄，冯吉才，冷劲松，陈晓波
（1.哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室，哈尔滨150001；
2.哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所，哈尔滨150001；3.广州阿比泰克焊接技术有限公司，广州510530
摘要：基于固态连接原理提出了填充式搅拌摩擦焊匙孔修复技术，设计了搅拌针为可消耗式的分体式焊具，在填充式揽择摩擦焊过程中，利用与被焊结构同质的铝合金搅择针的塑性变形和流动，实现了对焊缝匙孔的固态补焊。搅拌针与匙孔界面结合良好，界面处材料发生了塑性变形和连续的材料流动，补焊接头处存在填充区、焊核区、准焊核区、热力影响区和热影响区，结果表明，此孔补焊接头的抗拉强度和断后伸长率均达到无缺陷原始焊缝的90%，实现了对焊缝匙孔的准等强修复，该技术为搅择摩擦焊
焊缝缺陷的修复和无匙孔搅拌摩擦焊提供了技术支择关键词：填充式搅择摩擦焊；匙孔：分体式焊具；修复
中图分类号：TC453 0序言
文献标识码：A
文章编号：0253360X(2012)030005-04
1试验方法
自英国焊接研究所（TheWeldingInstitute，TWI）于1991年发明搅拌摩擦焊技术（frictionstirweld-ing，FSW)以来，该技术因其在轻合金连接领域与传统的熔化焊接方法相比具有诸多优点，如接头疲劳性能、拉伸和弯曲性能良好，焊接时无喷溅、不需使用保护气体，焊后接头残余应力和变形小等特点，受到各国科研机构特别是宇航制造业的密切关注和支持，并于1996年将其成功应用到宇航领域[1-4]，尽管利用搅拌摩擦焊技术能够获得高质量的焊接接头，避免了传统熔化焊方法容易出现的裂纹、气孔等焊接缺陷，但在工艺参数或条件不适当的情况下易出现填充不完全、未焊透和根部不连续等缺陷[3-7] 从而降低焊缝性能"”]，此外焊接结束后遗留下来的匙孔更是难以避免，将会对焊接结构造成“木桶效应”
文中基于固态连接原理提出了填充式搅拌摩摄焊(10)技术（fillingfriction stirwelding，FFSW），利用可消耗式铝合金搅拌针实现了匙孔的修复，并对补
焊接头的宏微观形貌及力学性能进行了分析。收稿日期：2011-07-18
基金项目：国家自然科学基金资助项目（50904020，50974046）；哈尔
滨市青年科技创新人才基金资助项目（2009RFQXG050）：中央高校基础科研业务费专项资金资助项目（HIT NSRIF.2012007）：国家博士后科学基金资助项目（20090 460883, 201003419)
方方数据
黄永宪
以7.8mm厚2219-T6铝合金搅拌摩擦焊缝匙
孔为分析对象，展开对填充式搅拌摩擦焊匙孔修复技术的分析，首先针对该技术设计了一种分体式焊具，如图1所示，不同于传统搅拌摩擦焊具，该分体式焊具由可消耗式携择针、非消耗式辅肩、夹持体和紧固螺钉构成，其中境择针由与被焊结构同质的 2219-T6铝合金材料制成，轴肩由经率火处理的高速钢材料制成
图1分体式焊具实物
Fig.1 View of combined tool for FFSW
对2219-T6铝合金搅拌针形状尺寸进行设计搅拌针的形状尺寸将直接影响补焊接头的质量，因此搅拌针的形状尺寸根据匙孔的实测尺寸而具体设计，为保证在补焊过程中搅拌针能够顺利地嵌入待焊匙孔内，不会在扎入过程中出现搅拌针过早断裂破损的现象；填充材料是充足的，不会因填充材料的不足而导致弱焊、孔洞等焊接缺陷的产生，所设计搅