2219铝合金双轴肩搅拌摩擦焊工艺及工程应用

李超， 马康， 郝云飞， 宋建岭， 孟占兴

(1.天津航天长征火箭制造有限公司，天津 300462；2.首都航天机械有限公司，北京 100076)

0 前言

自搅拌摩擦焊技术问世以来，即广泛应用于航天铝合金结构件的制造中[1]。前期主要应用单轴肩搅拌摩擦焊技术，随着单轴肩搅拌摩擦焊技术一些固有问题的逐渐显现——根部弱结合缺陷难以彻底解决、工装结构庞大复杂等[2-3]。以美国NASA为代表的宇航机构率先开展了双轴肩搅拌摩擦焊技术方面的研究与应用，根本性解决了焊缝根部弱结合缺陷问题[4-5]，且在焊缝减薄控制、焊缝变形控制、焊缝成形及焊接过程控制等多个方面具有明显优势[6]。

浮动式双轴肩搅拌摩擦焊接技术是基于浮动式双轴肩搅拌工具发展起来的一种焊接工艺，搅拌头具备一定的上下浮动功能，焊接过程中轴向力近乎于零，可自动适应工件形面的变化，无需操作人员实时干预，可实现“机加化”焊接生产。美国已成功将浮动式双轴肩搅拌摩擦焊接技术应用到了“猎户座号”载人飞船、Ares I型运载火箭、太空发射系统(SLS)及“猎鹰”9号等型号产品贮箱的焊接生产中[7-9]，中国在航空航天领域也在积极开展了浮动式双轴肩搅拌摩擦焊技术基础及工程化应用研究，并取得了巨大突破。

文中以中国新一代运载火箭燃料贮箱中5.4 mm典型厚度2219铝合金为研究对象，开展浮动式双轴肩搅拌摩擦焊接工艺试验，对焊缝成形、接头力学性能及焊缝显微组织特征进行了分析，并开展了贮箱筒段纵缝的工程化应用研究。……