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搅拌摩擦焊内部缺陷及分析

一、未焊透缺陷

1.定义：搅拌摩擦焊过程中，焊缝根部未形成有效连接而发生的缺陷，

称为未焊透。

2.形成原因：⑴搅拌针长度与被焊材料板厚不匹配（搅拌针过短）或下

压量不够，导致焊缝根部金属未受到充分搅拌；

⑵装配间隙过大，导致焊接过程中焊缝根部未受到充分搅拌、填充；

⑶工艺参数选择不合适，导致热输入不够，焊缝根部金属流动不充分。

3.防止措施：⑴选择合适搅拌工具，并合理控制下压量；

⑵选择合适工艺参数，保证充分的焊接热输入；

⑶保证焊前装配状态。

4.检测方法：通常情况下，未焊透缺陷可通过PT、RT等方法进行检测；

但当未焊透缺陷尺寸较小时，可通过相控阵超声波或接头宏观金相等方

法进行检测。

二、弱结合缺陷

1.定义：搅拌摩擦焊过程中，焊缝金属经搅拌后虽发生紧密接触，但未

形成有效连接的缺陷称为弱结合缺陷。弱结合缺陷严重影响接头强度和

接头延伸率。

2.形成原因：搅拌摩擦焊过程中，焊缝金属因热输入不够导致未发生充

分搅拌而形成弱结合缺陷。

3.防止措施：选择合适的搅拌针形状，并选择合适的工艺参数，保证充

分的焊接热输入。

4.检测方法：对于弱结合缺陷，使用常规的RT、UT等方法很难获得准

确的检测结果；通常情况下，当焊接接头的力学性能不达标，经分析存

在弱结合缺陷可能时，使用宏观金相的方法进行检测。

三、隧道缺陷

1.定义：隧道缺陷也叫虫形空洞缺陷，是由焊缝中一个个空洞连接而成，

外形像虫子的一种缺陷。

2.形成原因：焊接工艺参数选择不当，导致焊接热输入不足，材料流动

不充分而形成。

3.防止措施：选择合适的工艺参数，保证充分的焊接热输入。

4.检测方法：使用常规的RT、UT等检测方法，即可实现对隧道型缺陷

的检测。

四、结合面氧化物缺陷（S线）

1.定义：搅拌摩擦焊缝中，沿搅拌针旋转方向，在对接面附近形成的一

条若隐若现的杂质沉积带，称为结合面氧化物缺陷。

2.形成原因：待焊面及其附近氧化物、杂质清除不彻底，导致形成结合

面氧化物缺陷。

3.防止措施：焊前对待焊面及其附近区域进行充分清洁。

4.检测方法：结合面氧化物缺陷主要通过金相方法进行检测，具体表现

为焊核区的一条黑线。

五、表面沟槽

表面沟槽又称犁沟缺陷，它往往出现在焊缝的上表面，偏向于焊缝的前

进边呈沟槽状。其原因是由于焊缝周围的热塑性金属流动不充分，焊缝

的塑性金属无法充分填充搅拌针行进过程中留下的瞬时空腔，从而在焊

缝靠近前进边的位置形成表面沟槽。

控制措施：增大轴肩直径，增大压力，降低焊接速度。

六、飞边毛刺

飞边毛刺出现在焊缝的外边缘，呈波浪形，返回边的飞边往往比前进边

大。此种缺陷是由于旋转速度和焊接速度的匹配不当，在焊接过程中，

下压量过大，会形成大量的飞边。

控制措施：优化焊接参数，减少下压量。

七.表面线状物

表面起皮或起丝呈皮状或丝状出现在焊缝的表面。该缺陷的产生是大量

的金属摩擦产热，积累于焊缝的表层金属，使得表层的局部金属达到熔

化状态，在焊接过程中逐渐冷却呈皮状或丝状分布于焊缝表面。

控制措施：优化焊接参数，降低转速，提高焊速。

八、表面鼓皮

表面鼓皮通常在FSW焊后热处理之后出现，位于焊缝表面0.3mm以

内的杂质鼓包。焊缝鼓包是由于焊缝表面氧化膜夹杂在热处理过程中由

于温度的升高，杂质物分解膨胀造成。

控制措施：焊前将氧化膜或油污清理干净。

九、背部焊瘤

背部焊瘤表现为焊缝别不的金属向外凸出。形成的原因是由于搅拌针顶

部与焊缝底部的间隙过小，或产品装配时，焊缝底部存在较大间隙，导

致焊接过程中，搅拌针的轴向挤压力挤压底部的金属向焊缝底部凸出，

呈现焊瘤状。

控制措施：保证被焊材料与工装良好贴合，保证间隙尽量小，稍微减小

搅拌针的长度。

十、匙孔

1.定义：搅拌针抽出后，焊缝未得到填充而在焊缝尾端形成的空洞，称

之为匙孔。

2.形成原因：焊接结束时搅拌针抽出，材料无法得到填充而形成匙孔。

3.防止措施：⑴采用收弧板，将匙孔引出焊缝之外，并采用机械办法

去除，保证焊缝的完整性；

⑵采用回抽式搅拌工具，该方法需与焊接设备、焊接程序配合进行。

十一、表面下凹

1.定义：搅拌焊接结束后，焊缝正面低于母材表面的现象称之为表面下

凹。

2.形成原因：搅拌焊接过程中，搅拌工具下压导致焊缝产生表面下凹现

象。该现象为搅拌摩擦焊的固有特征，当下凹量在合理范围内时，并不

影响焊接接头的性能。

3.防止措施：控制搅拌工具下压量，切忌下压量过大。

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