张颖川，马国栋，代鹏，王敬水，金炜

(1.北京纵横机电科技有限公司，北京，100091；2.中国铁道科学研究院集团有限公司，机车车辆研究所，北京，100081)

0 序言

搅拌摩擦焊是一种固相焊接工艺，焊接过程中搅拌头在待焊工件中旋转，并沿焊接方向移动.在物理摩擦和材料塑性变形的共同作用下，搅拌头使得搅拌头附近的材料热塑化，并将焊接区的材料混合，最终形成致密的固相连接[1].相对于传统熔化焊接头，搅拌摩擦焊接头具有组织致密、热变形小等特点[2].随着基础研究的不断深入，国内外研究机构和企业已将搅拌摩擦焊技术应用到了航空航天工业[3]、船舶制造工业[4-5]、汽车零部件制造[6]、轨道交通移动装备[7-9]等诸多领域.

在传统的单轴肩搅拌摩擦焊过程中，下压量是保证焊接质量关键参数[4].因此，在焊接位置的背面提供有效的刚性支撑是实现良好焊接的必要先决条件.然而，对于具有封闭、中空等复杂结构的工件，当无法提供背部刚性支撑时，单轴肩搅拌摩擦焊便无法实施.虽然在部分情况中，可以通过接头结构的设计为单轴肩搅拌摩擦焊位置提供所需的背部支撑结构，但势必会增加工件的整体重量，影响产品整体的轻量化效果.新型双轴肩搅拌摩擦焊，在焊接工具结构中增设下轴肩，取代了单轴肩搅拌摩擦焊所需的背部刚性支撑，在无需轴向压紧力的条件下，即可实现中空复杂结构的搅拌摩擦焊[10].因此，在复杂结构工件，特别是中空型材……