欣兴鸿台式搅拌摩擦焊：我国技术突破与发展
据航天科技集团传来的zui新消息，其某单位自主研发的搅拌摩擦焊设备已成功应用于我国新型大型运载火箭氧化剂和燃料贮箱的焊接。与此同时，兵器工业集团武汉重工集团近日也与航天科技集团首都航天机械公司达成合作，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。这意味着，在历经长期积累之后，我国的搅拌摩擦焊技术迎来了重大突破。
搅拌摩擦焊的工作原理是将一根形状特殊（通常为蜗杆形式）且安装在主轴上的搅拌针，在一定压力下旋转着插入焊缝位置。搅拌针的长度一般稍短于焊缝深度，以确保主轴的轴肩能紧密贴合被焊接工件的表面。此时，由于工件与搅拌针和轴肩（主要是后者）之间的摩擦生热，焊缝附近的材料受热后产生严重的塑性变形，但并不熔化，而是形成一种“半流体”状态。随着主轴带着搅拌针沿着焊缝走向移动，搅拌针不断将已处于热塑性状态的材料搅拌至身后，主轴离开后，这些材料冷却固化，从而形成稳固的焊缝。
众所周知，以铝合金和镁合金为代表的轻质合金是航空航天器的主要结构材料。然而，这些轻质合金的可焊性不佳，传统的各类熔焊工艺难以从根本上避免热裂纹、气孔和夹渣等焊接缺陷的出现，往往需要依靠操作者高超的技术和工艺来保障焊接质量。而且，熔焊产生的高温会释放大量热量和有毒烟气，对操作者的健康构成威胁。而搅拌摩擦焊的出现，从根本上解决了这些难题。
首先，搅拌摩擦焊的焊接温度相对较低，被焊接材料受热软化至热塑性状态但不熔化，因此能彻底消除热裂纹、气孔和夹渣等传统熔焊难以解决的问题。同样基于此原因，搅拌摩擦焊不会产生高温和有毒气体，对操作者的健康和工作环境更为友好。
其次，与传统熔焊工艺在焊缝附近形成铸造形态组织不同，搅拌摩擦焊中主轴会对被焊接的工件施加巨大压力，使得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更为致密，从而使焊接后零件的机械性能远优于传统熔焊工艺的成果。
再者，搅拌摩擦焊zui大的优势在于其本质是将机械能转化为焊接所需的热能，能够通过特定公式较为jingque地计算出焊接热及其引发的工件热变形，为事前补偿和事后纠正提供了几乎不依赖操作者经验的定量依据，这是传统焊接工艺无法企及的。同样基于此，搅拌摩擦焊设备的自动化也变得相对容易，目前国内外已开发出一系列搅拌摩擦焊设备和机器人。此外，搅拌摩擦焊无需焊料，节省了大量成本，因为高端焊料通常价格昂贵。
当然，搅拌摩擦焊也存在一些局限性，比如仅适用于焊接熔点相对较低的材料（如铝合金、镁合金或铜合金）；由于搅拌针要插入焊缝，焊接后会留下小孔（近年来研发的伸缩式搅拌头在一定程度上解决了这一问题）；工件需要以强大的紧固力固定在工作台上，并施以较大的压紧力，可能导致额外的变形；对于异形焊缝的焊接速度较慢，搅拌针和轴肩材料的损耗速度较快等。
由于搅拌摩擦焊的这些特性，其在诞生不久便成为航空航天制造领域的“新宠”，广泛应用于大型薄壁结构的焊接。截至目前，我国已成功研发多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，我国还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，在多晶立方氮化硼（PCBN）搅拌针的生产工艺等关键核心技术方面取得了显著进展。当前，我国正在试验的钛合金搅拌摩擦焊的接头强度可达母材的 90%，有望在不久的将来为我国航空航天制造领域贡献力量。
而此次武汉重工集团自主研发的新型设备，使我国的搅拌摩擦焊设备水平达到了全新高度。据悉，该设备采用移动式龙门结构，集自动装夹、定位、铣削和搅拌摩擦焊等多种功能于一体，实现了对直径 10 米、起飞重量超 3000 吨的重型运载火箭超大型薄壁贮箱装配焊接零部件的多种材料、多工位和多工序的智能化生产，极大地提高了生产制造的效率和质量。
欣兴鸿智能装备（江苏）有限公司长期专注于数控机床和搅拌摩擦焊设备的研发、生产与销售。公司始终致力于塑造国产现代化“工业母机”，实现“智能化、高性能、多功能、定制化、绿色化”，为国内制造业的转型升级打造前沿且稳定的高精度数控装备综合解决方案。