一项佛系的焊接技术——摩擦焊接

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前 言

本期为大家带来的是嘉宾陈友展先生分享的新能源汽车制造技术发展趋势下的工艺挑战研讨会焊接工艺内容回顾，拥有赛瑞国际认证的焊接技术分享，不容错过！

一、什么是摩擦焊接技术

摩擦焊作为近年来焊接的“大热门”，是利用工件端面相互运动、相互摩擦所产生的热，使端部达到热塑性状态，然后迅速顶锻，完成焊接的一种方法。

而搅拌摩擦焊（简称FSW）是利用一种特殊形式的搅拌头边旋转边前进，通过搅拌头与工件的摩擦产生热量，摩擦热使该部位金属处于热塑性状态，并在搅拌头的压力作用下从其前端向后部塑性流动，从而使待焊件压焊为一个整体。摩擦焊可以方便地连接同种或异种材料，包括金属、部分金属基复合材料、陶瓷及塑料。由于其生产率高、质量好在制造业中已获得了广泛的工程应用。

图1 摩擦焊接的应用领域

二、摩擦焊接的优势

那么摩擦焊究竟是什么样的技术，又有什么样的优势呢？我们不妨通过一个视频来了解一下：

经过总结，我们可以发现摩擦焊具有以下这些优势：

①焊接过程中质量控制良好，基本上能达到100%的合格率。另外，由于利用焊接表面的相互摩擦作为热源，整个表面同时被加热，焊接时间极短，热影响区小，因此，只要合理地选择焊接规范，焊机设计得当，焊接规范的重现性好，就完全可以避免裂纹、气孔及未溶透等熔化焊时所常见的缺陷，而得到均匀一致的接头质量。

②适用于热敏感性很强及不同制造状态材料的焊接，也就是具有比较广泛的可焊性。它不仅可用来焊接相同的金属材料，而且特别适用于性能相差较大的异种金属的焊接。某些异种金属用普通的熔化焊或闪光对接焊时，会由于接头内生成金属问脆性化合物而无法进行焊接或难以得到优质的接头。采用摩擦焊接时，可以在较广的范围内选择和控制焊接温度，并且焊接时间很短，因此能比较容易地防止或大大减少金属间脆性化合物的生成，从而获得良好的焊接接头。

③焊接过程不需要填充焊丝和惰性气体保护。

④焊前不需要开坡口和对材料表面作特殊的处理。

⑤焊接过程中母材不熔化。

⑥有利于实现全位置焊接以及高速连接。

⑦搅拌摩擦焊是一种高效、节能的连接方法。对于厚度为12.5mm的6XXX系列的铝合金材料的搅拌摩擦焊，可单道焊双面成型，总功率输入约为3kw。

图2 摩擦焊接夹具的应用实例

三、摩擦焊接在新能源汽车领域的应用

除了上述的优势，该技术还能够保证焊件的尺寸精度和几何精度。摩擦焊机实际上相当于一台带有加压机构的车床，按照现代机床的设计及制造技术来讲，使它具有足够的精度及刚性并不困难。此外，再采用适当的控制方法，可使焊件在焊接后的长度误差小于±0.2毫米，偏心度可在0.2毫米之内。由于这些技术优势，该项技术目前在新能源汽车应用很广。比如特斯拉的电机壳水冷，如果通过铝焊、氩弧焊等等进行焊接，工艺繁琐而且报废率高。而使用摩擦焊接技术只需要前期简单的加工，即可摩擦焊接完成水冷内循环。

既可以实现同种类材料的无气孔焊接，也能完美适应异类材料的焊接，工作效率高，质量好还不需要耗材的佛系焊接技术，今天你了解了吗？