夏罗生

（张家界航空工业职业技术学院，湖南张家界 427000）

搅拌摩擦焊技术（FSW）是一项可持续发展的绿色环保清洁战略技术，在高速轨道列车、航空航天飞行器、高速舰船快艇、汽车等轻型化结构以及各种铝合金型材拼焊结构制造中，已经显示出良好的技术和经济效益［1－4］。

1 超声搅拌摩擦焊的作用

搅拌摩擦焊技术已广泛应用于薄板和中等厚度铝合金板的焊接，取得了很好的焊接效果，但在焊接厚板时焊缝会出现焊接缺陷，这与搅拌摩擦焊接热能形成有关。搅拌摩擦焊接时，被焊材料热塑化所需热量主要来自搅拌头台肩与焊件上表面的摩擦生热，这样就导致了焊接时表层温度高、底层温度较低的情况。如果焊接厚度加大，焊缝组织会出现上下不均匀现象，在焊缝深层及底层会出现组织疏松或空洞等焊接缺陷［5－8］。

考虑到工程中广泛存在厚板焊接，为解决厚板焊接困难的问题，导入超声振动的搅拌摩擦焊接新方法。通过超声振动装置，向焊缝深层区导入超声振动机械能，利用超声波减小金属塑性流动阻力，增加其流变塑性的物理效应，改善材料力学性能，消除焊缝底层焊接不充分或组织疏松等缺陷［9－10］。

2 超声搅拌摩擦焊接系统工作原理

超声搅拌摩擦焊接系统是在现有搅拌摩擦焊接设备的搅拌头上加装超声装置构成，主要由超声波电源、超声换能器1、超声变幅杆2和搅棒针4等组成，如图1所示。超声波电源主要是将工频的交流电转换为超声频电振荡信号，为换能器提供激励输入。……