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ISO 25239-1:2020 摩擦搅拌焊词汇——完整术语指南
铝合金摩擦搅拌焊的必备术语
ISO 25239-1:2020 定义了 ISO 25239 系列标准中摩擦搅拌焊（FSW）的术语和词汇。摩擦搅拌焊是一种由英国焊接研究所（TWI）于 1991 年发明的固态连接工艺，使用非消耗性旋转工具产生摩擦热使材料塑化而不达到熔点，从而产生高质量、低变形的接头。
与传统的熔焊不同，FSW 在工件材料的固相线温度以下运行。这意味着没有凝固裂纹、没有气孔，残余应力显著降低——使其成为传统方法难以焊接的铝合金的理想选择。
关键术语与定义
该标准为 FSW 特有的所有组件、参数和现象建立了精确的定义。焊接工具由轴肩（产生大部分摩擦热并包容塑化材料）和搅拌针（使材料在接头界面上混合）组成。焊缝的前进侧是工具旋转方向与行进方向一致的一侧，而后退侧是两者相反的一侧——这种区分强烈影响微观结构和力学性能。
定义的关键工艺参数包括旋转速度（ω，通常 500-3000 rpm）、行进速度（v，通常 100-2000 mm/min）、轴向力（工具上的向下力）和工具倾角（通常 1-3 度）。标准还定义了焊缝质量属性，如焊核区、热力影响区（TMAZ）和热影响区（HAZ）。
| 术语 | 定义 | 典型数值/描述 |
|---|---|---|
| 轴肩 | 与工件顶部接触的大直径工具表面 | 10-25 mm 直径，产生 80% 热量 |
| 搅拌针 | 伸入工件的小直径工具特征 | 3-10 mm 直径，使材料在接头界面混合 |
| 前进侧（AS） | 工具旋转与行进方向相同的一侧 | 温度更高，晶粒更细 |
| 后退侧（RS） | 工具旋转与行进方向相反的一侧 | 温度较低，晶粒较粗 |
| 焊核区（NZ） | 经历强烈塑性变形的焊缝中心区域 | 等轴细晶粒，典型 2-10 μm |
| 飞边 | 从轴肩下挤出的多余材料 | 过量飞边表明参数选择不当 |
前进侧与后退侧的混淆是检验错误的常见来源。前进侧在焊核和 TMAZ 之间的边界通常更陡峭，而后退侧则呈现更渐进的过渡。在解读焊缝横截面之前，务必根据工具旋转方向确认 AS/RS 方向。
工艺变体与命名体系
ISO 25239-1 涵盖了关键 FSW 变体的术语。双轴肩 FSW 使用带有两个轴肩的工具（工件两侧各一个），无需背垫。静止轴肩 FSW 将轴肩旋转与搅拌针旋转分离，提供更光滑的表面质量。填充式摩擦搅拌点焊（RFSSW） 可创建点状接头而不留下匙孔，对汽车车身板应用至关重要。
标准为焊接接头配置提供了系统命名法，包括对接接头（最常见的 FSW 配置）、搭接接头、T 型接头和角接接头。每种配置都有特定的工具路径、接头准备和尺寸特征术语。
在工程图纸中指定 FSW 焊缝时，使用 ISO 25239-1 的接头标识系统以避免歧义。例如，”FSW-B-6-AA5754″ 指定了 6 mm AA5754 铝合金的对接接头，确保设计、生产和质量团队之间的解释一致。
常见问题
问：FSW 中 TMAZ 和 HAZ 有什么区别？
答：TMAZ（热力影响区）同时经历热循环和塑性变形，导致晶粒结构变形。HAZ（热影响区）仅经历热效应——没有机械变形——导致晶粒长大或析出物粗化，但没有形态变化。
答：TMAZ（热力影响区）同时经历热循环和塑性变形，导致晶粒结构变形。HAZ（热影响区）仅经历热效应——没有机械变形——导致晶粒长大或析出物粗化，但没有形态变化。
问：为什么 FSW 被称为”固态”工艺？
答：FSW 的峰值温度通常达到工件材料熔融温度的 70-90%。材料塑化但不熔化，避免了熔焊中常见的凝固缺陷，如气孔、热裂纹和偏析。
答：FSW 的峰值温度通常达到工件材料熔融温度的 70-90%。材料塑化但不熔化，避免了熔焊中常见的凝固缺陷，如气孔、热裂纹和偏析。
问：FSW 能否在平焊（1G/PA）以外的位置进行？
答：可以，FSW 可以在所有位置进行。但是，工具必须产生足够的轴向力来包容塑化材料。水平和仰焊位置通常需要降低行进速度和优化工具设计，以防止材料下垂或掉落。
答：可以，FSW 可以在所有位置进行。但是，工具必须产生足够的轴向力来包容塑化材料。水平和仰焊位置通常需要降低行进速度和优化工具设计，以防止材料下垂或掉落。
问：FSW 参数中的”螺距”指的是什么？
答：螺距（或焊接螺距）是行进速度与旋转速度之比（mm/rev），表示每转工具前进的距离。螺距过大会导致空洞缺陷，而螺距过小会导致过度加热和飞边形成。
答：螺距（或焊接螺距）是行进速度与旋转速度之比（mm/rev），表示每转工具前进的距离。螺距过大会导致空洞缺陷，而螺距过小会导致过度加热和飞边形成。
