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T／CWAN 0069-2022 空间三维铝合金结构回抽式搅拌摩擦焊接工艺规范.pdfT/CWAN 00692022
空间三维铝合金结构回抽式搅拌摩擦焊接工艺规范
范围 规范性引用文件 3术语、定义和符号 一般要求 5焊接工艺 6接头质量要求 .11 7质量检验. 附录A（资料性）典型缺陷产生的主要原因及预防措施 15
别 范围 规范性引用文件 3 术语、定义和符号 一般要求 5焊接工艺 6接头质量要求 .11 7质量检验. ..13 附录A（资料性）典型缺陷产生的主要原因及预防措施 .15
某生态家园苗木绿化种植工程施工组织设计本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草 本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中国焊接协会提出并归口。 本文件起草单位：贵州航天天马机电科技有限公司、南昌航空大学、山推工程机械股份有限公司 重庆科技学院、哈尔滨焊接研究院有限公司。 本文件主要起草人：戈军委、谢吉林、陈玉华、王彩凤、张体明、尹立孟、张春波、赵源、王善林、 宋骁、乌彦全、张伟、张鹤鹤、梁武。
维铝合金结构回抽式搅拌摩擦焊
本文件限定了回抽式空间三维铝合金结构搅拌摩焊接的术语和定义，并规定了一般要求、焊接工艺、 设计要求、质量要求、质量检验等内容 本文件适用于厚度为2mm~30mm的铝合金空间三维结构回抽式搅拌摩擦焊接，镁合金和钛合金 也可参考本文件。
CWAN0012界定的以及下列术语和定义适用于
搅拌摩擦焊 frictionstirwelding，FSw
搅拌摩擦焊 friction stir welding,FSW
利用旋转的搅拌头在热、力耦合的锻压作用下形成焊缝的固相连接方法。搅拌摩擦焊原理示 图1。
图1搅拌摩擦焊原理示意图
图2典型回抽式搅拌头结构示意图
搅拌针probe 位于搅拌套内部，焊接时与被焊件发生作用，焊接结束前，搅拌针沿搅拌头轴线缓慢向上移动，可 实现无匙孔焊接，它是组成搅拌头的关键结构之一（见图2）。 3.4 轴肩shoulder 位于搅拌套端部，焊接时与工件上表面接触并发生作用，它是搅拌头的关键组部分准之一（见图2)。 3.5 搅拌头倾角tooltiltangle 搅拌摩擦焊时，搅拌头轴线方向与被焊面法线方向的夹角α，搅拌头轴线始终在焊缝切线与被焊件 曲面法线所构成的平面内（见图3）。 3.6 压入量heelplungedepth
搅拌头的轴肩最低点压入母材表面的深度（见
边 toeflasn 搅拌摩擦焊后残留在接头正面沿焊缝一侧或两侧翻卷的金属（见图5）
华摩擦焊后残留在接头正面沿焊缝一侧或两侧翻卷的金属（见图5）
3.8 起皮peeling 搅拌摩擦焊缝正面产生的鼓起的麸皮状薄层金属（见图5) 3.9 表面下凹underfill 搅拌摩擦焊后，焊缝正面低于原始母材的现象（见图6）
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图7未焊透与根部弱结合
横向偏移量lateraloffset 搅拌头轴线与接合面之间的距离。
本文件中所采用的符号及其含义如下所示：
母材厚度，单位mm 人 搅拌头倾角，单位。 h 表面下凹量，单位mm 错边量，单位mm L 装配间隙，单位mm 搅拌头偏移量，单位mm 2 D 轴肩直径，单位mm n 搅拌头转速，单位r/min V1 搅拌头行进速度，单位mm/min V2 回抽速度，单位mm/min 搅拌针长度，单位mm
5.1.1搅拌摩擦焊接操作人员应经过培训、考核并取得相应资格证书 5.1.2无损检测人员资格鉴定与认证应符合GB/T9445一2015规定
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2.1搅拌摩擦焊接设备控制系统应具有稳定性，焊接设备应配置相应的检测装置、仪表显示装置 冷却装置、焊接参数输入、显示和记录装置等，且应定期对焊接设备进行检定。 2.2搅拌摩擦焊接设备在安装、搬迁、大修或停止使用一年以上时，应进行检定并进行工艺参数确 格后方可投入使用
5.3.1回抽式搅拌头应设计为搅拌针与轴套分离结构，承力台阶贴合牢靠，无轴向窜动，目视旋转过程 中应无跳动及干涉。 5.3.2回抽式搅拌头应具有较高的耐热性，能够承载焊件在搅拌摩擦焊接时的温度，能够承受一定的冲 击载荷。搅拌头材质应选用工作温度在700°C以上仍然保持良好的韧性、硬度和耐磨性的材料，如热作 模具钢、高速工具钢、高温性能良好的耐热合金钢等。 5.3.3搅拌头所选用的结构材料在合适的焊接参数下焊接时不应与被焊铝合金发生粘连反应。 5.3.4搅拌头型面结构的设计应具有一定的聚拢材料作用，如螺旋型凹槽、渐开线型凹凸花纹等，以满 足搅拌摩擦焊工艺要求。 5.3.5搅拌头经加工后，可进行热处理提高耐磨性能，推荐采取表面强化措施，如表面渗氮等，
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焊前应对工件、引入板和引出板的焊接区域表面氧化膜、油污及异物等进行清理，清理范围应 拌头轴肩直径10mm以上。清理方法可采用化学方法或机械方法，焊件清理后一般应在24h内施
6.2.1焊件的焊接装配应按照技术文件或工艺规程的要求进行，焊接装配过程要避免二次污染。安装过 程中，夹具应均匀、对称用力，避免焊件发生翘曲、弯折变形； 6.2.2对接接头装配示意图见图8，焊件装配应在焊接工装上进行，确保焊件与垫板紧密贴合，装配间 隙、错边量和偏移量符合以下规定： a）装配间隙：对接接头允许的局部最大间隙应不超过表2的规定； b）错边：焊前错边（含厚度波动）应不超过表3的规定； c）偏移：焊前装配搅拌头旋转中心与焊件对接面的偏移量不超过表4的规定。 6.2.3工件装配过程中应避免发生碰撞或划伤，应保证整个焊接过程中焊接设备、搅拌头与工装无干涉。
表2对接接头允许的局部最大间隙
接接头允许的局部最大间
表3焊前允许最大错边量
表4焊前装配偏移量要求
6.3.1搅拌头轴肩尺寸和搅拌针尺寸选择应与被焊母材厚度相匹配，搅拌头尺寸可根据表5选择。
表5搅拌摩擦焊1形对接接头
6.3.2搅拌头装配前，应检查搅拌针长度与工件厚度是否匹配，检查搅拌针与轴肩是否存在 和异物，应保证搅拌头与主轴同轴度。
配前，应检查搅拌针长度与工件厚度是否匹配，检查搅拌针与轴肩是否存在磨损、断裂 搅拌头与主轴同轴度。
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6.4.1如焊件受结构限制或允许采用定位焊情况下，在工件装配夹紧后，可通过定位焊控制装配间隙与 相对滑动。
a）按QJ2864B一2018进行熔焊定位，可不添加焊丝绵阳市惠盛花园居住小区1#-8#楼基坑支护施工组织设计，允许未焊透，熔焊定位焊缝一般位于焊缝 端部，焊缝宽度、深度及热影响区应能够被后续正式搅拌焊缝所覆盖，且焊缝尺寸尽量短，宜采用多焊 点方式。 b）采用搅拌摩擦焊进行定位焊，一般采用小尺寸的搅拌头焊接，焊缝宽度和深度不应超过正式揽 拌摩擦焊焊缝的尺寸。 6.4.3熔焊定位焊后，应在正式搅拌摩擦焊前采用机械方法清除定位焊缝的余高及其表面氧化物等，同 时要避免多余物进入焊件对接面。
6.5.1焊接前应两次检查焊接程序，焊接设备移动范围是否存在障碍物，确保焊接过程安全可靠。 6.5.2焊接过程常见缺陷、产生原因及防止措施见附录A。 6.5.3在焊接过程中，可根据焊件表面高度变化及飞边情况实时微调下压量，以保证焊接质量。 6.5.4发生下列情况之一，应停止焊接： a）装配间隙不断增大，超过对接接头允许的局部最大间隙（见表2）； b）搅拌斗轴线与焊缝偏移量超过搅拌针端部半经大小
6.5.4发生下列情况之一，应停止焊接： a）装配间隙不断增大，超过对接接头允许的局部最大间隙（见表2）； b）搅拌头轴线与焊缝偏移量超过搅拌针端部半径大小； c）焊缝出现严重质量问题。
6.6缺陷的修整和返修
6.6.1缺陷修整和返修的要求
6.6.2缺陷的返修焊
a）表面经修整后仍不合格的； b）焊缝表面犁沟、根部弱结合与未焊透、内部裂纹、存在孔洞的。 6.6.2.2接头存在焊缝表面犁沟、根部弱结合与未焊透、内部裂纹、孔洞型缺陷以及经修整后仍不合格 的各种表面缺陷，且焊后接头厚度不小于技术文件要求的可采用搅拌焊进行局部或者全部返修焊； 6.6.2.3焊后表面存在犁沟、内部存在孔洞和气泡等母材严重减少的缺陷可采用熔焊方法进行返修焊： 6.6.2.4允许采用熔焊返修焊的根部缺陷尺寸应符合表6规定； 6.6.2.5返修焊次数应符合以下要求： a）采用搅拌摩擦焊进行返修焊，同一位置的返修次数不超过3次； b）采用熔焊进行返修焊，同一位置的返修焊次数不超过2次； c）在原焊接部位调换一个零件，算作被焊1次，但如在调换零件时，零件上的热影响区全部除去 则不算作1次被焊
表6允许采用熔焊进行返修焊的根部缺陷缺陷种类允许值缺陷累积长度占焊缝全长的百分比10%不大于缺陷在板厚方向的深度不大于0.2t或2mm，取较小值mm6.6.2.6搅拌摩擦焊返修焊焊缝宽度一般不大于原焊缝宽度的1.5倍，但不应超过表7的规定。表7焊缝宽度单位为毫米母材厚度t2.0
焊缝宽度（见图9）应符合表10的规定