东莞焊工培训

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搅拌摩擦焊的焊接原理是利用高速旋转的搅拌工具头插入工件，由于强烈的摩擦和搅拌，搅拌头周围的金属迅速被加热；在旋转搅拌头的临近区域内，形成了一层充分塑化金属层；当搅拌头沿着焊件的接缝向前运动时，在搅拌头的后边就形成了空腔，由于背面垫板和正面轴肩的密封作用，在搅拌头转动摩擦力的作用下，搅拌头前边不断形成的热塑性金属挤压流动，转移到了搅拌头的后边，填满了后边的空腔，空腔的产生与填满几乎同时发生和完成；这样，焊缝区的金属被挤压、搅拌，发生了剧烈的塑性变形，并被摩擦加热，在高温中，原子经过扩散和再结晶，就形成了搅拌摩擦焊的焊缝。这就决定了搅拌摩擦焊的产热方式和熔化焊有本质的区别。

在熔化焊时，热输入是和焊接速度成反比。而搅拌摩擦焊焊接过程是一个温度变化、组织结构转变、应力应变和金属流动四个因素相互作用的复杂过程。其中温度的变化起着主要的作用，它直接影响到其它因素的改变，同时它也是其它因素共同作用的结果。

相关结论如下：

（1）在搅拌摩擦焊时，焊接速度与热输入不呈线性关系，而是呈现复杂的形态.当焊接速度较小,塑性变形产热可以忽略时，摩擦热占主要地位.这时随焊接速度的增加，热输入减小，接头性能下降。当焊接速度较大，塑性变形产热占主要地位时，随焊接速度的增加，热输入增加,接头性能上升。当进一步增加焊接速度，由塑性变形引起的产热小于焊接速度增加造成的热输入减小，总的热输入减小，性能下降。

（2）当旋转速度与焊接速度比值为定值时，接头力学性能是变化的，并且不是线性的。由摩擦热、塑性变形产热综合影响接头的性能，摩擦热是随旋转速度和焊接速度的绝对值的增加而增加，塑性变形热是先下降后上升，总的趋势是先下降，后上升。[1] 

X20Cr13不锈钢（德国马氏体不锈钢）具有良好的抗大气、海水、蒸汽等介质腐蚀的能力，且有良好的塑性和韧性，主要用以制作腐蚀结构构件，如汽轮机动、静叶片等。由于该钢含碳量较高，使其焊接难度加大，其高淬硬性容易导致焊接接头冷裂纹问题和脆化问题。长期以来，焊接工艺优化主要依靠经验积累及破坏性试验测试，成本消耗巨大且焊接质量难于得到保证，废品率高。随着计算机技术日益发展，采用数值模拟的方法来模拟焊接过程为实际焊接提供了理论依据，从而大大降低成本和提高了效益。

严铿等利用法国ESI公司开发的焊接专用有限元分析软件SYSWELD，模拟了焊接速度对X20Crl3马氏体不锈钢平板对接焊接头温度场的影响，为工程实际应用提供理论依据。

主要结论如下：

（1）其他焊接工艺参数不变时，随着焊接速度的增大。温度场分布变得浅而窄，热循环在高温时刻停留时间变短，温度梯度变小。

（2）其他焊接工艺参数一定时，焊件熔池、熔合区及热影响区上各点峰值温度随着焊接速度的增大而明显减小。

（3）工艺参数为焊接电流110A、电弧电压12V、焊接速度4mm/s的TlG焊对X20Cr13马氏体不锈钢焊接，能获得优良的焊接接头。[2]