搅拌摩擦焊装备制造及工艺技术创新团队

创新团队主要研究方向为高端搅拌摩擦焊装备制造和特种搅拌摩擦焊技术。

搅拌摩擦焊（FSW）是一种高质量的固相焊接技术。由于焊接中金属材料不发生熔化、无需填充额外辅助材料，因而能够彻底避免熔化焊中常见的气孔、裂纹等缺陷，非常适用于难于熔化焊的铝、镁、铜等同种或异种金属材料之间的焊接，具有成本低、质量高、绿色环保无污染等优点。

搅拌摩擦焊装备制造技术和工艺技术是采用搅拌摩擦焊实施焊接制造的核心技术内容。

搅拌摩擦焊装备制造技术：

机器人化搅拌摩擦焊设备，能够实现空间复杂曲线焊缝的焊接，具备焊缝检测与跟踪能力。

常规搅拌摩擦焊设备，可实现1-20mm厚度范围内铝合金、镁合金材料结构件的平面二维焊接制造。

搅拌摩擦焊工艺技术：

专用搅拌摩擦焊工具设计研发；

铝、镁、铜、钢等同种或异种材料之间的高效高质焊接；

无减薄保形精确焊接技术。

1.机器人化搅拌摩擦焊装备技术

机器人化搅拌摩擦焊装备是一个八轴重型机器人辅助焊接系统，为国家重大专项课题的研究成果，可用于大型薄壁结构件空间复杂曲线焊缝的高精度焊接。此项研究对于提升我国空天运载和武器装备系统的制造水平具有重要意义。目前，该设备已经销售至昆山华恒焊接股份有限公司。

机器人化搅拌摩擦焊设备

2.常规搅拌摩擦焊装备技术

龙门式高精度数控搅拌摩擦焊接专用机床，具备如下功能：可对厚度2-15mm的铝合金平板进行焊接，X方向一次焊接长度可达2m（加配移动工装，X向一次焊接长度可达10m以上）。能够实现筒体环缝及纵缝焊接，焊接铝合金圆筒的旋转包络直径范围为Φ400mm-Φ1050mm，圆筒厚度范围为6-15mm。

下图所示设备已经出售至抚顺森源科技电气有限公司。

龙门式搅拌摩擦焊设备

3.新型无减薄搅拌摩擦焊技术

本团队开发了一种新型无减薄搅拌摩擦焊技术，通过特殊的焊具设计及工艺控制方法，能够一次性获得焊缝表面不低于母材的优质接头，从根本上彻底消除了常规搅拌摩擦焊的焊缝减薄效应。这种新型工艺可用于精密结构件的保形精确焊接。这种方法已成功实现了高压开关容器的表面无凹陷搅拌摩擦焊接制造。

常规FSW焊缝和无减薄FSW焊缝的对比情况

4.大厚度铝合金板/钢板搅拌摩擦搭接焊接

铝合金材料具有轻质、高导电导热性的优点，而钢具有高强度、塑韧性好的优点，二者组成的复合结构在减重或实现结构功能一体化方面极具优势。因此，在汽车、医疗器械、低温容器制造等领域，往往涉及到铝钢板材的搭接焊接问题。

团队成功实现了10mm厚度铝合金和不锈钢的搅拌摩擦搭接焊接，获得了优质的搭接接头。这一成果成功解决了某航天低温容器接口部件的铝钢搭接焊接问题，不仅保障了容器的气密性和强度要求，相对于传统焊接方法，还大幅度降低了生产成本，提高了生产效率。

大厚度铝合金/不锈钢搅拌摩擦搭接焊接接头

5.铝铜异种材料搅拌摩擦搭接焊接技术

实现了铝铜异种材料的搅拌摩擦搭接焊接，获得了高质量的焊接接头。搅拌摩擦焊过程不添加任何额外金属材料，因此对异种材料焊接时几乎不影响接头的导电、导热性能。这一技术可直接用于动力电池极组铝铜极耳的永久性可靠连接，从而为新能源电动汽车行业的发展起到积极的促进作用。此外，此技术还有望解决电器电子、化工、制冷工业中铝和铜的连接问题，促进铝代铜的推广，从而对保障产品性能，缓解我国铜资源紧缺等方面发挥积极的作用。

铝铜搅拌摩擦搭接焊接工艺及其潜在应用方向