創(chuàng )新團隊主要研究方向為高端攪拌摩擦焊裝備制造和特種攪拌摩擦焊技術(shù)。

攪拌摩擦焊（FSW）是一種高質(zhì)量的固相焊接技術(shù)。由于焊接中金屬材料不發(fā)生熔化、無(wú)需填充額外輔助材料，因而能夠徹底避免熔化焊中常見(jiàn)的氣孔、裂紋等缺陷，非常適用于難于熔化焊的鋁、鎂、銅等同種或異種金屬材料之間的焊接，具有成本低、質(zhì)量高、綠色環(huán)保無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。

攪拌摩擦焊裝備制造技術(shù)和工藝技術(shù)是采用攪拌摩擦焊實(shí)施焊接制造的核心技術(shù)內容。

攪拌摩擦焊裝備制造技術(shù)：

機器人化攪拌摩擦焊設備，能夠實(shí)現空間復雜曲線(xiàn)焊縫的焊接，具備焊縫檢測與跟蹤能力。

常規攪拌摩擦焊設備，可實(shí)現1-20mm厚度范圍內鋁合金、鎂合金材料結構件的平面二維焊接制造。

攪拌摩擦焊工藝技術(shù)：

專(zhuān)用攪拌摩擦焊工具設計研發(fā)；

鋁、鎂、銅、鋼等同種或異種材料之間的高效高質(zhì)焊接；

無(wú)減薄保形精確焊接技術(shù)。

1.機器人化攪拌摩擦焊裝備技術(shù)

機器人化攪拌摩擦焊裝備是一個(gè)八軸重型機器人輔助焊接系統，為國家重大專(zhuān)項課題的研究成果，可用于大型薄壁結構件空間復雜曲線(xiàn)焊縫的高精度焊接。此項研究對于提升我國空天運載和武器裝備系統的制造水平具有重要意義。目前，該設備已經(jīng)銷(xiāo)售至昆山華恒焊接股份有限公司。

機器人化攪拌摩擦焊設備

2.常規攪拌摩擦焊裝備技術(shù)

龍門(mén)式高精度數控攪拌摩擦焊接專(zhuān)用機床，具備如下功能：可對厚度2-15mm的鋁合金平板進(jìn)行焊接，X方向一次焊接長(cháng)度可達2m（加配移動(dòng)工裝，X向一次焊接長(cháng)度可達10m以上）。能夠實(shí)現筒體環(huán)縫及縱縫焊接，焊接鋁合金圓筒的旋轉包絡(luò )直徑范圍為Φ400mm-Φ1050mm，圓筒厚度范圍為6-15mm。

下圖所示設備已經(jīng)出售至撫順森源科技電氣有限公司。

龍門(mén)式攪拌摩擦焊設備

3.新型無(wú)減薄攪拌摩擦焊技術(shù)

本團隊開(kāi)發(fā)了一種新型無(wú)減薄攪拌摩擦焊技術(shù)，通過(guò)特殊的焊具設計及工藝控制方法，能夠一次性獲得焊縫表面不低于母材的優(yōu)質(zhì)接頭，從根本上徹底消除了常規攪拌摩擦焊的焊縫減薄效應。這種新型工藝可用于精密結構件的保形精確焊接。這種方法已成功實(shí)現了高壓開(kāi)關(guān)容器的表面無(wú)凹陷攪拌摩擦焊接制造。

常規FSW焊縫和無(wú)減薄FSW焊縫的對比情況

4.大厚度鋁合金板/鋼板攪拌摩擦搭接焊接

鋁合金材料具有輕質(zhì)、高導電導熱性的優(yōu)點(diǎn)，而鋼具有高強度、塑韌性好的優(yōu)點(diǎn)，二者組成的復合結構在減重或實(shí)現結構功能一體化方面極具優(yōu)勢。因此，在汽車(chē)、醫療器械、低溫容器制造等領(lǐng)域，往往涉及到鋁鋼板材的搭接焊接問(wèn)題。

團隊成功實(shí)現了10mm厚度鋁合金和不銹鋼的攪拌摩擦搭接焊接，獲得了優(yōu)質(zhì)的搭接接頭。這一成果成功解決了某航天低溫容器接口部件的鋁鋼搭接焊接問(wèn)題，不僅保障了容器的氣密性和強度要求，相對于傳統焊接方法，還大幅度降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。

大厚度鋁合金/不銹鋼攪拌摩擦搭接焊接接頭

5.鋁銅異種材料攪拌摩擦搭接焊接技術(shù)

實(shí)現了鋁銅異種材料的攪拌摩擦搭接焊接，獲得了高質(zhì)量的焊接接頭。攪拌摩擦焊過(guò)程不添加任何額外金屬材料，因此對異種材料焊接時(shí)幾乎不影響接頭的導電、導熱性能。這一技術(shù)可直接用于動(dòng)力電池極組鋁銅極耳的永久性可靠連接，從而為新能源電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展起到積極的促進(jìn)作用。此外，此技術(shù)還有望解決電器電子、化工、制冷工業(yè)中鋁和銅的連接問(wèn)題，促進(jìn)鋁代銅的推廣，從而對保障產(chǎn)品性能，緩解我國銅資源緊缺等方面發(fā)揮積極的作用。

鋁銅攪拌摩擦搭接焊接工藝及其潛在應用方向