新型材料成形加工技术——摩擦叠焊

    摘  要：摩擦叠焊是一种新型的固相连接技术，从TWI提出这一概念至今尚不足20年。摩擦叠焊的焊缝由一系列圆柱形或圆锥形组合的摩擦液柱单元成形过程组成，具体包括接触预热、稳定填充、停转顶锻三个阶段，金属棒的转速、轴向力等是影响成形质量的主要参数。从成形机理上看，摩擦叠焊与摩擦塞焊、摩擦堆焊、嵌入摩擦焊等存在着较大差异。由于该技术在干湿环境条件下都能够获得较好的连接质量，因此在材料成形加工尤其是钢结构水下修复作业方面具有巨大的应用潜力。欧盟国家近10年来已经开展了一系列机理研究和工程化应用研究，目前已经具备了水下连接的商业化作业能力。
    关键词：摩擦液柱成形；摩擦叠焊；连接特性；水下维修

    随着世界范围内海洋油气资源勘探开发力度的不断加强，海洋工程钢结构的连接及其安全保障技术日益受到材料成形界的关注，摩擦焊接因其接头性能优异、不受水环境的影响而在水下连接领域得到了迅速发展。摩擦叠焊(friction stitch welding)属于摩擦焊接技术的一种，是英国焊接研究所(The Welding Institute，TWI)继1991年左右发明搅拌摩擦焊(friction stir welding，简称PSW)技术以来在固相连接技术领域的又一重大贡献。近10多年来，摩擦叠焊技术在欧洲得到了高度重视，围绕该技术在水下连接中的应用进行了一系列研究开发工作。虽然国内在围绕摩擦热加工技术发展动态的相关报道中，已零星地涉及到了摩擦叠焊的一些内容，但迄今缺乏有针对性的系统阐述，相关的基础工艺研究更是处于空白。
    文中对摩擦叠焊这种新型材料成形加工技术的起源、与其它摩擦焊接技术的区别、焊缝的连接特性等问题进行了阐述，并介绍了西方发达国家围绕水下钢结构损伤修补所进行的工程化应用研究情况。希望引起国内材料成形加工界对这种新技术的关注，进而推动该技术在国内的研究发展进程。

    1 摩擦叠焊的成形过程

    2 与其它摩擦连接技术的比较

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    3 连接特性及工程应用

    4 结论