航天工程是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，是人類智慧的結(jié)晶，也是新材料和新型制造技術(shù)的前沿陣地，在眾多宇航制造技術(shù)中，連接技術(shù)一直是宇航結(jié)構(gòu)件的主要制造技術(shù)之一，迄今為止，主要的宇航連接技術(shù)有7 種，它們分別是：膠接、弧釬焊、電子束焊、攪拌摩擦焊、摩擦塞焊、激光焊。攪拌摩擦焊在美國和歐洲宇航工業(yè)中的成功應(yīng)用預(yù)示著攪拌摩擦焊在宇航領(lǐng)域具有巨大的潛在應(yīng)用背景和前景，攪拌摩擦焊為宇航制造業(yè)中輕合金的低成本、高效率和高質(zhì)量的連接提供了有效的途徑。因此，攪拌摩擦焊被業(yè)界公認(rèn)為最有前途和最適合宇航材料連接的工藝技術(shù)之一。

攪拌摩擦焊的前世今生

1991年英國焊接研究所（TWI-The Welding Institute, Cambridge, UK）針對焊接性差的輕質(zhì)有色金屬開發(fā)出了攪拌摩擦焊(Friction Stir Welding，簡稱FSW）。

1996年波音公司投資1500萬美元用于攪拌摩擦焊的研究開發(fā)及攪拌摩擦焊設(shè)備的設(shè)計(jì)與制造。

1997年波音公司和英國焊接研究所合作對運(yùn)載火箭上使用的材料和筒形結(jié)構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)的攪拌摩擦焊方法及技術(shù)研究。

波音公司首先將攪拌摩擦焊應(yīng)用在Delta II 型運(yùn)載火箭的中間艙段的連接制造，并于1999年8月成功發(fā)射升空。

歐洲Fokker宇航公司生產(chǎn)的Ariane 5號發(fā)動機(jī)承力框架的焊接采用攪拌摩擦焊技術(shù)。

……

攪拌摩擦焊在中國的那些事

2002年北京航空制造工程研究所取得TWI公司的攪拌摩擦焊技術(shù)專利許可，與TWI合作成立了中國攪拌摩擦焊中心，至此，意味著攪拌摩擦焊技術(shù)正式登陸中國大地，并且開啟了攪拌摩擦焊技術(shù)在中國市場的騰飛和發(fā)展的大門。

2002年9月，北京航空制造工程研究所注冊成立中國首家專業(yè)化的攪拌摩擦焊技術(shù)公司——北京賽福斯特技術(shù)有限公司。

何為攪拌摩擦焊？

攪拌摩擦焊是利用一種特殊攪拌頭，旋轉(zhuǎn)壓入被焊工件的界面，攪拌頭和被焊工件的摩擦使攪拌頭附件區(qū)域溫度升高，使得金屬熱塑化，當(dāng)攪拌頭沿著焊接界面向前移動時，在攪拌頭高速旋轉(zhuǎn)及擠壓下，塑化的金屬向攪拌頭運(yùn)動的反方向過渡，在熱-機(jī)聯(lián)合作用下，擴(kuò)散連接形成致密的固相連接。

攪拌摩擦焊有何優(yōu)勢？

1）鋁合金由于質(zhì)輕通常被用作航空結(jié)構(gòu)件，但由于其焊接性差，任何熔焊都不能從根本上解決氣孔、熱裂紋等缺陷，攪拌摩擦焊的發(fā)明徹底解決了這一系列鋁合金焊接問題，傳統(tǒng)的熔焊或激光焊、電子束焊等特種焊接都無法解決此類問題。

2）攪拌摩擦焊可以提升產(chǎn)品質(zhì)量和性能傳統(tǒng)的熔焊方法得到的焊接接頭通常為鑄態(tài)組織，攪拌摩擦焊接頭為致密的鍛造組織，攪拌摩擦焊接頭性能普遍優(yōu)于熔焊接頭，而且焊接變形小，因而可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。

3）攪拌摩擦焊可以降低產(chǎn)品成本、 提高生產(chǎn)效率 攪拌摩擦焊不需要填絲和保護(hù)氣，焊接過程無弧光輻射、無煙霧，是真正的綠色制造技術(shù)，在批量化產(chǎn)品制造中可以節(jié)省焊接成本和費(fèi)用；同時攪拌摩擦焊是基于標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)床設(shè)備的焊接技術(shù)，焊接過程不需要人工參與，生產(chǎn)效率高，焊接質(zhì)量穩(wěn)定性好。

3）攪拌摩擦焊為工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)提供了新的思路和途徑由于攪拌摩擦焊本質(zhì)上是固相連接技術(shù)，不僅可以實(shí)現(xiàn)同種材料的連接，也可以實(shí)現(xiàn)異種材料的焊接，如鋁-鎂、鋁-銅、鋁-鋼等異種材料，甚至可以將不同狀態(tài)（如鑄態(tài)、鍛態(tài)、擠壓等）的材料焊接在一起。

4）與旋轉(zhuǎn)摩擦焊、慣性摩擦焊、線性摩擦焊相比，攪拌摩擦焊不受軸類零件的限制，可用于板結(jié)構(gòu)的焊接，更加適用航天結(jié)構(gòu)件的焊接。

總之，相比熔焊和普通摩擦焊，攪拌摩擦焊具有特殊優(yōu)勢，且易于實(shí)現(xiàn)工程化、工業(yè)自動化，屬于綠色制造且質(zhì)量穩(wěn)定可靠性好。又加之，近些年來計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人的大量研發(fā)，機(jī)器人攪拌摩擦焊的出現(xiàn)為宇航制造業(yè)帶來了革命性的技術(shù)。基于攪拌摩擦焊的這些優(yōu)勢，因此，攪拌摩擦焊自1991年發(fā)明至今，在工業(yè)界得到了快速的發(fā)展和大規(guī)模的推廣和應(yīng)用。