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内容简介

本教材对搅拌摩擦焊的设备、技术、工艺、检测、缺陷修复等方面进行了系统的介绍。本教材共分九章，主要内容包括搅拌摩擦焊概述、搅拌摩擦焊设备、搅拌摩擦焊工艺、铝合金搅拌摩擦焊焊接接头组织与性能、搅拌摩擦焊缺陷定义及分类、搅拌摩擦焊检测技术、搅拌摩擦焊接头缺陷修复工艺技术、搅拌摩擦焊工艺评定及标准以及搅拌摩擦焊技术的发展，教材中还配有不少应用实例，来进一步介绍搅拌摩擦焊技术的适应性，给初学者以深入浅出的引导。

目录

序
前言
第１章　搅拌摩擦焊概述１
　１.１　搅拌摩擦焊的原理１
　１.２　搅拌摩擦焊的特点２
　１.３　搅拌摩擦焊焊接结构的接头形式２
　１.４　搅拌摩擦焊技术应用３
　　１.４.１　搅拌摩擦焊技术在航空航天制造业的应用４
　　１.４.２　搅拌摩擦焊技术在船舶制造业的应用６
　　１.４.３　搅拌摩擦焊技术在轨道交通制造业中的应用７
　　１.４.４　搅拌摩擦焊技术在其他制造业上的应用９
　１.５　搅拌摩擦焊技术的基本术语１０
　本章知识点和技能点１１
第２章　搅拌摩擦焊设备１２
　２.１　搅拌摩擦焊设备的分类１２
　　２.１.１　按焊缝空间分布的分类１２
　　２.１.２　按设备结构形式的分类１４
　２.２　典型搅拌摩擦焊设备１７
　　２.２.１　ＥＳＡＢＳｕｐｅｒＳｔｉｒＴＭ搅拌摩擦焊设备１７
　　２.２.２　ＦＷ２２搅拌摩擦焊设备１７
　　２.２.３　ＶＡＲＩＡＸ�L系列搅拌摩擦焊设备１７
　　２.２.４　国产搅拌摩擦焊设备１８
　２.３　搅拌摩擦焊设备的结构１８
　　２.３.１　搅拌摩擦焊设备的主机１９
　　２.３.２　搅拌摩擦焊设备的焊接工装２２
　２.４　搅拌头的特点与功能２５
　２.５　搅拌头的构成与作用２５
　２.６　搅拌头材料的选择２６
　　２.６.１　搅拌头材料的选择依据２６
　　２.６.２　常用搅拌头材料的性能２７
　２.７　搅拌头的设计３０
　　２.７.１　搅拌头的设计原则３０
　　２.７.２　不断发展的搅拌头形状３２
　２.８　工程常用的搅拌头３５
　２.９　搅拌头的开发改进思路３６
　２.１０　搅拌摩擦焊设备基本操作与数控编程３７
　　２.１０.１　搅拌摩擦焊设备基本操作３７
　２.１０.２　数控编程３９
　本章知识点和技能点４１
第３章　搅拌摩擦焊焊接工艺４２
　３.１　搅拌摩擦焊焊接参数４２
　　３.１.１　焊接速度４２
　　３.１.２　搅拌头转速４３
　　３.１.３　搅拌头倾角４３
　　３.１.４　轴肩压力４３
　　３.１.５　接头表面状态４４
　　３.１.６　搅拌头对中偏移量４４
　　３.１.７　焊接装配４５
　３.２　搅拌摩擦焊典型焊接参数４６
　本章知识点和技能点４８
第４章　铝合金搅拌摩擦焊焊接接头组织与性能４９
　４.１　搅拌摩擦焊焊接接头组织４９
　　４.１.１　焊缝外观形貌４９
　　４.１.２　搅拌摩擦焊焊接接头宏观组织５０
　　４.１.３　搅拌摩擦焊焊接接头微观组织５０
　４.２　铝合金搅拌摩擦焊焊接接头力学性能５５
　　４.２.１　铝合金搅拌摩擦焊焊接接头性能优势５５
　　４.２.２　搅拌摩擦焊焊接接头力学性能５６
　　４.２.３　搅拌摩擦焊焊接接头力学性能的各层异性现象５８
　４.３　接头显微硬度５８
　　４.３.１　典型铝合金搅拌摩擦焊焊接接头显微硬度５８
　　４.３.２　焊接参数对接头显微硬度的影响５９
　　４.３.３　搅拌摩擦焊焊接接头显微硬度的各层异性５９
　４.４　接头断口分析６０
　４.５　案例分析６２
　　４.５.１　５０８３铝合金搅拌摩擦焊接头微观组织６２
　　４.５.２　断口形貌６２
　本章知识点和技能点６４
第５章　搅拌摩擦焊缺陷６５
　５.１　表面缺陷６５
　　５.１.１　飞边６５
　　５.１.２　匙孔６６
　　５.１.３　表面下凹６６
　　５.１.４　毛刺６７
　　５.１.５　起皮６８
　　５.１.６　背部粘连６８
　　５.１.７　表面犁沟６９
　５.２　内部缺陷７０
　　５.２.１　未焊透７０

　　５.２.２　弱结合７１
　　５.２.３　孔洞型缺陷７２
　　５.２.４　结合面氧化物残留７４
本章知识点和技能点７５
第６章　搅拌摩擦焊检测技术７６
　６.１　破坏性检验７６
　６.２　超声波检测７６
　　６.２.１　超声波检测的原理及特点７６
　　６.２.２　常规超声波检测７７
　６.３　相控阵超声波检测７９
　　６.３.１　相控阵超声波检测的基本原理８０
　　６.３.２　相控阵超声波声束扫描模式８１
　　６.３.３　相控阵超声波检测特点８１
　　６.３.４　相控阵超声波检测设备８２
　６.４　Ｘ射线检测８３
　　６.４.１　Ｘ射线检测的原理８３
　　６.４.２　Ｘ射线检测的特点８４
　　６.４.３　Ｘ射线检测的应用８５
　６.５　渗透检测８６
　　６.５.１　渗透检测的原理８６
　　６.５.２　渗透检测的分类８７
　　６.５.３　渗透检测的特点８８
　　６.５.４　渗透检测的应用８８
　本章知识点和技能点８９
第７章　搅拌摩擦焊接头缺陷修复工艺技术９０
　７.１　搅拌摩擦焊接头中常见缺陷的修复方法９０
　７.２　匙孔处理工艺技术９０
　７.３　飞边处理工艺９１
　７.４　补焊工艺９１
　７.５　摩擦塞焊工艺９２
　　７.５.１　摩擦塞焊原理９２
　　７.５.２　摩擦塞焊分类９３
　　７.５.３　摩擦塞焊工艺９３
　７.６　孔洞型缺陷处理工艺９９
本章知识点和技能点９９
第８章　搅拌摩擦焊工艺评定

前言/序言

搅拌摩擦焊技术发明至今，经过国内外学者专家的试验研究，企业机构的应用推广，使其成为有色轻金属结构制造中有效替代熔焊技术的实现工业化应用的新型连接技术，并且正在不断提升技术和经济效益。搅拌摩擦焊技术在提高接头和结构的连接质量、降低焊接变形、实现绿色制造等方面正在凸现出越来越明显的优势。目前，与搅拌摩擦焊技术相适应的新装备和新工具的发展也非常快，各种类别的新型搅拌摩擦焊设备、装置及三维搅拌摩擦焊机等相继问世，搅拌摩擦焊在攻克高熔点金属（普通碳钢、不锈钢、钛合金、高温合金等）材料连接中的难题方面也取得不少成果。同时，一些发达和发展中国家正在寻求搅拌工具的型体设计优化与材料萃取，焊接过程的多方位、多工况、多参数监控及焊接质量实时在线检测和控制，搅拌摩擦焊技术工艺及检测标准也正日益完善。
搅拌摩擦焊技术的发展及生产应用方兴未艾。要将搅拌摩擦焊技术更多更快地转化为生产力，必须培训出适应企业需求的人才。目前搅拌摩擦焊的论文不少，但搅拌摩擦焊的教材却罕见。搅拌摩擦焊技术是当今焊接技术的革命性创新，它的低能耗、无污染、高性能凸显其优越性，而易实现智能化制造更提高了该技术的应用前景。为了适应《中国制造２０２５》的要求，也为了焊接这一门传统专业的持续发展，更为了焊工技能的世纪传承，我们要尽快把搅拌摩擦焊技术推广应用到各行各业中去。可以预期：在人们愈来愈重视环境保护和能源节约的现在，搅拌摩擦焊技术应用很快就会有一个“井喷” 的过程出现，而操作人才的需求会成为瓶颈。
基于此，湖南省焊接协会联合南昌航空大学、湖南九方焊接技术有限公司、中车株洲电力机车有限公司、湘潭大学、湖南工业技师学院、张家界航空职业技术学院、湖南机电职业技术学院，组织开展搅拌摩擦焊教材编写工作，组成了以协会会长马克湘教授为主任委员的编辑委员会，推荐陈玉华教授、胡煌辉研究员、黄春平副教授担任主编，约请柯黎明教授、洪波教授担任主审。全体编著人员在大量收集整理相关资料的前提下，更多的是将自己多年工作成果和实践经验融入本教材，使得本书既体现了搅拌摩擦焊发明以来的主要发展成果又汇集了很多实例。
本书共９章，分别由陈玉华、胡煌辉、黄春平、李志明、文灏、屈利君、钱锦文、张瞡瑜、胡丰、黎浩然、易忠奇、陈志强编写。本书是一本针对职业院校机电一体化专业的实用教材，也供从事搅拌摩擦焊工作的相关人员参考。好的技术需要大家的推广，用好技术才能跟上时代的步伐。感谢众多的搅拌摩擦焊研究者、学者、专家的辛劳付出给这本书提供了很多素材，感谢机械工业出版社对本书出版的支持，感谢为本书的编辑、出版提供帮助的企业和学校。
鉴于搅拌摩擦焊技术本身的特点和其仍处于发展的阶段，还有很多技术需要大家进一步探索和验证，本书难免存在不足之处，恳请读者指正。
湖南省焊接协会

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