据来自航天科(kē)技集团的消息，航天科(kē)技集团某单位自主研发搅拌摩擦焊设备并成功用(yòng)于我國(guó)新(xīn)型大型运载火箭氧化剂和燃料贮箱的焊接。此外，兵器工业集团武汉重工集团近日也与航天科(kē)技集团首都航天机械公司签订了重型运载火箭大型薄壁贮箱的搅拌摩擦焊设备订单。这标志(zhì)着在经历了漫長(cháng)积累之后，我國(guó)的搅拌摩擦焊技术迎来了突破性的发展。
      搅拌摩擦焊的工作原理(lǐ)是一根安装在主轴上的形状特殊的（一般是蜗杆形式的）搅拌针在一定压力下被旋转着插入焊缝位置，搅拌针的長(cháng)度一般比焊缝深度略浅，以保证主轴的轴肩能(néng)紧贴被焊接工件的表面。此时由于工件与搅拌针和轴肩（主要是后者）摩擦生热，焊缝附近的材料受热产生严重的塑性变形，但是并不熔化，只是成為(wèi)一种“半流體(tǐ)”的状态，随着主轴带着搅拌针沿着焊缝走向进给，搅拌针不断把已经处于热塑性状态的材料搅拌到身后，主轴离开后，这些材料冷却固化，从而形成一条稳定的焊缝。
      众所周知，以铝合金和镁合金為(wèi)代表的轻质合金是航空器和航天器的主要结构材料之一。然而这些轻质合金的可(kě)焊性都很(hěn)差，传统的各种熔焊工艺都不可(kě)能(néng)从根本上杜绝热裂纹、气孔和夹渣等焊接缺陷的产生，需要靠操作者具有(yǒu)高超的技术和工艺才能(néng)保证焊接质量。并且熔焊的高温会产生大量热量和有(yǒu)毒的烟气，这对操作者的身體(tǐ)健康也是一大威胁。而搅拌摩擦焊的出现则从根本上解决了这些问题。
      首先，由于搅拌摩擦焊的焊接温度较低，被焊接的材料只是受热软化成為(wèi)热塑性状态而不熔化，所以搅拌摩擦焊能(néng)彻底解决热裂纹、气孔和夹渣等传统熔焊无法根治的问题；基于同样的原因，搅拌摩擦焊不会产生高温和有(yǒu)毒的气體(tǐ)，对操作者的健康和工作环境比传统熔焊要友好得多(duō)。
其次，相较于传统熔焊工艺在焊缝附近形成铸造形态组织，搅拌摩擦焊由于主轴会被焊接的工件施加一个很(hěn)大的压力，所以在焊缝附近得到的是锻造形态组织，这种组织比铸造形态组织致密得多(duō)，因而焊接后零件的机械性能(néng)也比传统熔焊工艺做出来的好得多(duō)。
      而搅拌摩擦焊最大的优势莫过于其本质是把机械能(néng)转化成焊接所需要的热能(néng)，所以可(kě)以用(yòng)特定的公式相当准确地计算出焊接热及其引发的工件热变形，从而為(wèi)事前的补偿和事后的纠正提供了几乎不依赖操作者经验的定量的依据，这是任何传统焊接工艺都望尘莫及的；基于同样的原因，搅拌摩擦焊设备的自动化也变得颇為(wèi)容易，目前國(guó)内外都发展出了一系列搅拌摩擦焊设备和搅拌摩擦焊机器人。此外，搅拌摩擦焊不需要焊料，这节约了不少成本，因為(wèi)高端焊料往往都是非常昂贵的。
      当然，搅拌摩擦焊也有(yǒu)不少局限性，如只适合焊接熔点相对较低的材料（如铝合金、镁合金或者铜合金）；由于搅拌针要插入焊缝，焊接后必然留有(yǒu)一个小(xiǎo)孔（近年来发展的伸缩式搅拌头可(kě)以解决此问题）；工件需要以很(hěn)大的紧固力固定在工作台上，并以很(hěn)大的压紧力压紧，可(kě)能(néng)造成额外的变形；对于异形焊缝的焊接速度较慢，搅拌针和轴肩材料损耗速度较快等等。
      由于搅拌摩擦焊的这些特点，使其在问世不久之后就成為(wèi)了航空航天制造领域的新(xīn)宠儿，被广泛应用(yòng)于大型薄壁结构的焊接领域。迄今為(wèi)止，我國(guó)已经发展了多(duō)种悬臂式和龙门式搅拌摩擦焊设备，搅拌针也实现了家族化和系列化。
      此外，我國(guó)也开展了钛合金搅拌摩擦焊设备与工艺等基础性的预先研究，在多(duō)晶立方氮化硼（PCBN）搅拌针的生产工艺等关键与核心技术方面取得了不少进展，目前我國(guó)正在试验的钛合金搅拌摩擦焊的接头强度可(kě)达母材的90%，有(yǒu)望在不久的将来服務(wù)于我國(guó)的航空航天制造领域。
      而此次武汉重工集团自主研发的新(xīn)型设备则使得我國(guó)的搅拌摩擦焊设备水平站上了一个全新(xīn)的高度。据介绍，这套设备采用(yòng)移动式龙门结构，集自动装夹、定位、铣削和搅拌摩擦焊等多(duō)种功能(néng)為(wèi)一體(tǐ)，实现了对直径為(wèi)10米、起飞重量超过3000吨的重型运载火箭的超大型薄壁贮箱装配焊接零部件的多(duō)种材料、多(duō)工位和多(duō)工序的智能(néng)化生产，大大提高了生产制造的效率和质量。