前

言................................................................................................................................................................ 1

范圍.................................................................................................................................................................. 12

規(guī)范性引用文件..............................................................................................................................................13

術(shù)語(yǔ)、定義和符號(hào).......................................................................................................................................... 14

一般要求.......................................................................................................................................................... 55

焊接工藝.......................................................................................................................................................... 66

接頭質(zhì)量要求................................................................................................................................................ 117

質(zhì)量檢驗(yàn)........................................................................................................................................................ 13附錄

A（資料性）典型缺陷產(chǎn)生的主要原因及預(yù)防措施............................................................................ 15II1 范圍設(shè)計(jì)要求、質(zhì)量要求、質(zhì)量檢驗(yàn)等內(nèi)容。本文件適用于厚度為

2

mm

的鋁合金空間三維結(jié)構(gòu)回抽式攪拌摩擦焊接，鎂合金和鈦合金也可參考本文件。2 規(guī)范性引用文件文件。GB/T

2651—2008

焊接接頭拉伸試驗(yàn)方法GB/T

9445—2015

無損檢測(cè)

人員資格鑒定與認(rèn)證GB/T

26955—2011

金屬材料焊縫破壞性試驗(yàn)

焊縫宏觀和微觀檢驗(yàn)GB/T

34630.1—2017

攪拌摩擦焊

鋁及鋁合金

第

1

部分：術(shù)語(yǔ)及定義GJB

2367A—2005

滲透檢驗(yàn)QJ

2864B—2018

鋁及鋁合金熔焊工藝規(guī)范QJ

20043—2011

鋁合金中厚板攪拌摩擦焊技術(shù)要求QJ

20045—2011

鋁合金攪拌摩擦焊超聲相控陣檢測(cè)方法QJB

481—88

焊接質(zhì)量控制要求T/CWAN

0012—2019

焊接術(shù)語(yǔ)-3 術(shù)語(yǔ)和定義T/CWAN

0012

界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.1攪拌摩擦焊

welding,

FSW利用旋轉(zhuǎn)的攪拌頭在熱、力耦合的鍛壓作用下形成焊縫的固相連接方法。攪拌摩擦焊原理示意圖見圖

1。a—母材區(qū)；

b—

c—熱力影響區(qū)；

d—焊核區(qū)；

e—軸肩影響區(qū)圖

1

攪拌摩擦焊原理示意圖3.2回抽式攪拌頭

tool攪拌摩擦焊接過程中，與被焊件相互作用而產(chǎn)生摩擦熱，并使母材金屬發(fā)生塑性軟化的焊接工具，拌套夾持區(qū)組成。典型的回抽式攪拌頭結(jié)構(gòu)示意圖見圖

2。圖

2

典型回抽式攪拌頭結(jié)構(gòu)示意圖3.3攪拌針 實(shí)現(xiàn)無匙孔焊接，它是組成攪拌頭的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)之一（見圖

23.4軸肩 shoulder

2）。3.5攪拌頭傾角 tool

angle

α曲面法線所構(gòu)成的平面內(nèi)（見圖

33.6壓入量

plunge

depth焊接過程中，攪拌頭的軸肩最低點(diǎn)壓入母材表面的深度（見圖

4

0069—2022圖

3

攪拌頭傾角圖

4

壓入量3.7飛邊

攪拌摩擦焊后殘留在接頭正面沿焊縫一側(cè)或兩側(cè)翻卷的金屬（見圖

5圖

5

飛邊與起皮3.8起皮 peeling攪拌摩擦焊縫正面產(chǎn)生的鼓起的麩皮狀薄層金屬（見圖

5）。3.9表面下凹 underfill攪拌摩擦焊后，焊縫正面低于原始母材的現(xiàn)象（見圖

6圖

6

表面下凹3.10隧道孔洞 攪拌摩擦焊焊縫內(nèi)部形成的沿焊接方向的隧道狀孔洞。3.11表面犁溝

內(nèi)部孔洞型缺陷延伸到攪拌摩擦焊縫正面形成的犁溝狀焊接缺陷。3.12未焊透 incomplete

成有效結(jié)合（見圖

7）。3.13根部弱結(jié)合 weak

的塑性流動(dòng)不充分導(dǎo)致結(jié)合的質(zhì)量較差（見圖

7圖

7

未焊透與根部弱結(jié)合3.14致密性

compactness焊接接頭的焊縫區(qū)金屬組織密實(shí)程度。3.15錯(cuò)邊 linear

misalignment兩個(gè)焊件表面平行對(duì)齊時(shí)，未達(dá)到規(guī)定的平行對(duì)齊要求而產(chǎn)生的偏差。3.16裝配間隙 assembly

兩個(gè)焊件對(duì)接時(shí)，對(duì)接面之間的距離。3.17前進(jìn)側(cè) advancing

攪拌頭旋轉(zhuǎn)線速度方向和焊接方向一致的焊縫側(cè)。3.18后退側(cè)

side攪拌頭旋轉(zhuǎn)線速度方向與焊接方向相反的焊縫側(cè)。3.19軸肩后沿 heel相對(duì)于焊接方向，在攪拌頭后方的軸肩部分。

0069—20223.20橫向偏移量

offset攪拌頭軸線與接合面之間的距離。4 符號(hào)本文件中所采用的符號(hào)及其含義如下所示：t

——

母材厚度，單位

α

——

攪拌頭傾角，單位

°h

——

表面下凹量，單位

mmL

——

錯(cuò)邊量，單位

mmc

——

裝配間隙，單位

a

——

mmD

軸肩直徑，單位

mmn

——

攪拌頭轉(zhuǎn)速，單位

v

——

攪拌頭行進(jìn)速度，單位

v

——

回抽速度，單位d

——

攪拌針長(zhǎng)度，單位

mm5 一般要求5.1 人員5.1.1

攪拌摩擦焊接操作人員應(yīng)經(jīng)過培訓(xùn)、考核并取得相應(yīng)資格證書。5.1.2

無損檢測(cè)人員資格鑒定與認(rèn)證應(yīng)符合

GB/T

9445—2015

規(guī)定。5.2設(shè)備5.2.1

攪拌摩擦焊接設(shè)備控制系統(tǒng)應(yīng)具有穩(wěn)定性，焊接設(shè)備應(yīng)配置相應(yīng)的檢測(cè)裝置、儀表顯示裝置、輔助冷卻裝置、焊接參數(shù)輸入、顯示和記錄裝置等，且應(yīng)定期對(duì)焊接設(shè)備進(jìn)行檢定。5.2.2

合格后方可投入使用。5.3 回抽式攪拌頭5.3.1

回抽式攪拌頭應(yīng)設(shè)計(jì)為攪拌針與軸套分離結(jié)構(gòu)，承力臺(tái)階貼合牢靠，無軸向竄動(dòng)，目視旋轉(zhuǎn)過程中應(yīng)無跳動(dòng)及干涉。5.3.2

回抽式攪拌頭應(yīng)具有較高的耐熱性，能夠承載焊件在攪拌摩擦焊接時(shí)的溫度，能夠承受一定的沖

℃模具鋼、高速工具鋼、高溫性能良好的耐熱合金鋼等。5.3.3

攪拌頭所選用的結(jié)構(gòu)材料在合適的焊接參數(shù)下焊接時(shí)不應(yīng)與被焊鋁合金發(fā)生粘連反應(yīng)。5.3.4

攪拌頭型面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)具有一定的聚攏材料作用，如螺旋型凹槽、漸開線型凹凸花紋等，以滿足攪拌摩擦焊工藝要求。5.3.5

攪拌頭經(jīng)加工后，可進(jìn)行熱處理提高耐磨性能，推薦采取表面強(qiáng)化措施，如表面滲氮等。5.4 焊接工裝

2.0t≤5.05.0t≤10.010.0t≤20.020.0t≤30.05%

5%

5%

5%

5.4.1

焊接工裝應(yīng)為待焊工件提供剛性支撐及夾緊功能，一般包括墊板、外抱夾具等結(jié)構(gòu)。5.4.2

墊板應(yīng)具有良好的硬度和剛度，應(yīng)選用與被焊鋁合金不容易發(fā)生粘連的材料，如不銹鋼等。5.4.3

焊接工裝與被焊件之間應(yīng)緊密貼合，與被焊件接觸面的表面粗糙度應(yīng)不大于

Ra3.2。5.4.4

根據(jù)被焊件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可在焊接工裝墊板上設(shè)計(jì)孔或槽等結(jié)構(gòu)，防止被焊件在前進(jìn)抗力作用下發(fā)生移動(dòng)。5.5 環(huán)境環(huán)境溫度應(yīng)在

℃以上，相對(duì)濕度一般不大于

80%。5.6 焊件5.6.1

狀態(tài)或材料標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)。5.6.2

試件及產(chǎn)品接頭部位表面應(yīng)保持平整、清潔。5.6.3

焊件對(duì)接邊部位的厚度應(yīng)保持一致，且壓緊后無明顯間隙和不貼合，其波動(dòng)范圍符合表

1

規(guī)定。5.6.4

試件的材料、狀態(tài)、厚度、接頭形式和焊接質(zhì)量的要求應(yīng)與產(chǎn)品相同。表

1

焊件對(duì)接邊厚度波動(dòng)范圍5.7 工藝文件5.7.1

工藝文件中應(yīng)明確主要焊接參數(shù)：主軸轉(zhuǎn)速、焊接速度、主軸傾角、主軸旋向、攪拌頭規(guī)格、下壓量、回抽速度、軸向壓力，如需定位焊，應(yīng)明確定位焊要求。5.7.2

對(duì)于焊件返修焊，也應(yīng)編制返修焊接工藝文件。5.7.3

工藝文件應(yīng)包括工藝參數(shù)確定過程及結(jié)果記錄。6 焊接工藝6.1 焊前準(zhǔn)備6.1.1 工藝參數(shù)確定6.1.1.1

態(tài)、批次和焊接質(zhì)量要求應(yīng)與產(chǎn)品一致，所用焊接設(shè)備、攪拌工具、焊接參數(shù)與產(chǎn)品一致。6.1.1.2

品。6.1.1.3

出現(xiàn)下列任一情況時(shí)，應(yīng)重新確認(rèn)焊接工藝參數(shù)：a）

焊道表面出現(xiàn)犁溝型缺陷或焊后經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)接頭存在隧道、未焊透、空洞缺陷；b）

攪拌頭軸肩前端低于母材上表面；c）

焊接設(shè)備狀態(tài)及精度發(fā)生變化；d）

焊接母材的種類、熱處理狀態(tài)發(fā)生變化以及焊件厚度變化值超過±2

mm。

2.0~5.0≤10%

>5.0~10.0≤10%

≤10%

≤10%

0069—20226.1.2編程根據(jù)焊縫所在空間曲線進(jìn)行程序編寫，應(yīng)充分考慮攪拌頭傾角與焊縫的聯(lián)系。6.1.3 表面清理攪拌頭軸肩直徑

10mm

h

內(nèi)施焊。6.2裝配6.2.1

焊件的焊接裝配應(yīng)按照技術(shù)文件或工藝規(guī)程的要求進(jìn)行，焊接裝配過程要避免二次污染。安裝過程中，夾具應(yīng)均勻、對(duì)稱用力，避免焊件發(fā)生翹曲、彎折變形；6.2.2

對(duì)接接頭裝配示意圖見圖

8，焊件裝配應(yīng)在焊接工裝上進(jìn)行，確保焊件與墊板緊密貼合，裝配間隙、錯(cuò)邊量和偏移量符合以下規(guī)定：a）

裝配間隙：對(duì)接接頭允許的局部最大間隙應(yīng)不超過表

2

的規(guī)定；b）

錯(cuò)邊：焊前錯(cuò)邊（含厚度波動(dòng)）應(yīng)不超過表

3

的規(guī)定；c）

偏移：焊前裝配攪拌頭旋轉(zhuǎn)中心與焊件對(duì)接面的偏移量不超過表

4

的規(guī)定。6.2.3

圖

8

對(duì)接接頭裝配表

2

對(duì)接接頭允許的局部最大間隙

2.0~5.0≤5%

>5.0~10.0≤5%

≤5%

≤5%

2.0~5.0≤10%

>5.0~10.0≤10%

≤10%

≤5%

2.0~5.06~15-(0.1~0.2)>5.0~10.015~25-0.225~36-0.236~48-0.2表

3

焊前允許最大錯(cuò)邊量表

表

4

焊前裝配偏移量要求6.3

攪拌頭選用及裝夾要求6.3.1

攪拌頭軸肩尺寸和攪拌針尺寸選擇應(yīng)與被焊母材厚度相匹配，攪拌頭尺寸可根據(jù)表

6.3

攪拌頭選用及裝夾要求表

5表

5

攪拌摩擦焊

I

形對(duì)接接頭6.3.2

攪拌頭裝配前，應(yīng)檢查攪拌針長(zhǎng)度與工件厚度是否匹配，檢查攪拌針與軸肩是否存在磨損、斷裂6.4 定位焊

0069—20226.4.1

如焊件受結(jié)構(gòu)限制或允許采用定位焊情況下，在工件裝配夾緊后，可通過定位焊控制裝配間隙與相對(duì)滑動(dòng)。6.4.2

定位焊可采用熔焊與攪拌摩擦焊，其要求如下：a）

按

QJ

2864B—2018

進(jìn)行熔焊定位，可不添加焊絲，允許未焊透，熔焊定位焊縫一般位于焊縫點(diǎn)方式。b）

拌摩擦焊焊縫的尺寸。6.4.3

熔焊定位焊后，應(yīng)在正式攪拌摩擦焊前采用機(jī)械方法清除定位焊縫的余高及其表面氧化物等，同時(shí)要避免多余物進(jìn)入焊件對(duì)接面。6.5 焊接6.5.1

焊接前應(yīng)兩次檢查焊接程序，焊接設(shè)備移動(dòng)范圍是否存在障礙物，確保焊接過程安全可靠。6.5.2

焊接過程常見缺陷、產(chǎn)生原因及防止措施見附錄

A。6.5.3

在焊接過程中，可根據(jù)焊件表面高度變化及飛邊情況實(shí)時(shí)微調(diào)下壓量，以保證焊接質(zhì)量。6.5.4

發(fā)生下列情況之一，應(yīng)停止焊接：a）

裝配間隙不斷增大，超過對(duì)接接頭允許的局部最大間隙（見表

2b）

攪拌頭軸線與焊縫偏移量超過攪拌針端部半徑大??；c）

焊縫出現(xiàn)嚴(yán)重質(zhì)量問題。6.6 缺陷的修整和返修6.6.1缺陷修整和返修的要求凡超出

QJ20043—2011、GJB—2005、QJ20045—2011

規(guī)定的內(nèi)外部缺陷應(yīng)進(jìn)行修整及返修焊。6.6.2 缺陷的返修焊6.6.2.1 下列缺陷允許進(jìn)行返修焊a）

表面經(jīng)修整后仍不合格的；b）

焊縫表面犁溝、根部弱結(jié)合與未焊透、內(nèi)部裂紋、存在孔洞的。6.6.2.2 的各種表面缺陷，且焊后接頭厚度不小于技術(shù)文件要求的可采用攪拌焊進(jìn)行局部或者全部返修焊；6.6.2.3 焊后表面存在犁溝、內(nèi)部存在孔洞和氣泡等母材嚴(yán)重減少的缺陷可采用熔焊方法進(jìn)行返修焊；6.6.2.4 允許采用熔焊返修焊的根部缺陷尺寸應(yīng)符合表

6

規(guī)定；6.6.2.5 返修焊次數(shù)應(yīng)符合以下要求：a）

采用攪拌摩擦焊進(jìn)行返修焊，同一位置的返修次數(shù)不超過

3

b）

采用熔焊進(jìn)行返修焊，同一位置的返修焊次數(shù)不超過

2

c）

1

則不算作

1

次被焊。

0.2

2.0t≤5.05.0t≤10.010.0t≤20.020.0t≤30.0

15253648表

6

允許采用熔焊進(jìn)行返修焊的根部缺陷6.6.2.6

攪拌摩擦焊返修焊焊縫寬度一般不大于原焊縫寬度的

1.5表

6

允許采用熔焊進(jìn)行返修焊的根部缺陷6.6.2.6

攪拌摩擦焊返修焊焊縫寬度一般不大于原焊縫寬度的

1.5

倍，但不應(yīng)超過表

7

的規(guī)定。6.6.2.7

6.6.2.7

6.6.2.8 典型返修程序如下：a）

確定缺陷類型和具體位置；b）

根據(jù)缺陷類型確定返修焊接方法；c）

返修焊；d）

檢驗(yàn)返修焊質(zhì)量。6.7接頭設(shè)計(jì)焊接接頭設(shè)計(jì)應(yīng)考慮必要的材料性能數(shù)據(jù)，部分焊接接頭的示例參見表

8。表

表

8

焊接接頭形式

2.010.0t≤20.020.0t≤30.0

0069—20226.7.1對(duì)接接頭對(duì)接焊接接頭攪拌針插入深度以及接頭裝配（如裝配間隙、錯(cuò)邊量等）要求應(yīng)在焊接工藝規(guī)程中規(guī)定。6.7.2鎖底接頭攪拌頭軸線至每個(gè)搭接件邊緣的距離以及攪拌針插入深度應(yīng)在焊接工藝規(guī)程中規(guī)定。6.8 回抽速度在鋁合金無匙孔攪拌摩擦焊中，回抽速度是影響焊縫質(zhì)量的重要參數(shù)之一，回抽速度應(yīng)符合表

9規(guī)定。表

9表

9

回抽速度6.9

焊縫曲率7接頭質(zhì)量要求7.1 質(zhì)量等級(jí)焊接接頭質(zhì)量等級(jí)按

QJB481—

的規(guī)定劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ確定。Ⅰ、Ⅱ級(jí)接頭應(yīng)在設(shè)計(jì)文件中注明，未注明的為Ⅲ7.2 力學(xué)性能接接頭，其室溫接頭強(qiáng)度應(yīng)滿足：a）I

級(jí)對(duì)接接頭的抗拉強(qiáng)度應(yīng)不低于母材金屬技術(shù)條件規(guī)定的材料抗拉強(qiáng)度極限下限值的

；b）II

級(jí)對(duì)接接頭的抗拉強(qiáng)度應(yīng)不低于母材金屬技術(shù)條件規(guī)定的材料抗拉強(qiáng)度極限下限值的

；c）Ⅲ級(jí)對(duì)接接頭的抗拉強(qiáng)度應(yīng)不低于母材金屬技術(shù)條件規(guī)定的材料抗拉強(qiáng)度極限下限值的

。7.3 外觀質(zhì)量

2.0~5.0>5.0~10.0

5%

5%

5%

5%

7.3.1焊縫寬度焊縫寬度（見圖

9）應(yīng)符合表

的規(guī)定。7.3.2表面下凹焊縫表面下凹量應(yīng)符合表

10

規(guī)定，表面下凹處邊緣應(yīng)與母材金屬圓滑過渡。圖

9

焊縫寬度表

10

表面下凹量7.3.3

7.3.3

飛邊、起皮7.3.4 表面犁溝與表面裂紋接頭表面不應(yīng)存在表面犁溝與表面裂紋。7.3.5 未焊透Ⅰ、Ⅱ級(jí)接頭不應(yīng)存在未焊透；Ⅲ級(jí)接頭不作規(guī)定。7.3.6 焊接接頭背面質(zhì)量要求接頭背面應(yīng)圓滑過渡。7.4 內(nèi)部質(zhì)量7.4.1 根部弱結(jié)合Ⅰ、Ⅱ級(jí)接頭不應(yīng)存在根部弱結(jié)合；Ⅲ級(jí)接頭不作規(guī)定。7.