搅拌摩擦焊缺陷类型及形成原因
一、材料异常现象
（一）热裂纹或热变形
1、热裂纹：在搅拌摩擦焊接过程中，由于材料的热膨胀系数不同，焊缝金属在冷却过程中会产生较大的热应力，如果材料的韧性不足，这些热应力会导致焊缝或热影响区产生热裂纹，在焊接一些高强度铝合金时，由于其热膨胀系数较大，焊接过程中的热应力容易使焊缝产生裂纹。
2、热变形：搅拌摩擦焊接过程中产生的热量会使材料发生软化和变形，如果焊接工艺参数不当，如搅拌头的压力过大、焊接速度过慢等，都会导致材料发生严重的热变形，这种变形不仅会影响焊接件的外观质量，还会降低其力学性能。
（二）过热区、未摩擦到位、组织异常等问题
1、过热区：当搅拌头的温度过高或者焊接速度过慢时，焊缝区域的材料会长时间处于高温状态，导致材料发生过热现象，过热会使材料的晶粒长大，降低材料的力学性能，过热还可能导致材料的塑性降低，增加焊接过程中产生缺陷的风险。
2、未摩擦到位：搅拌摩擦焊接是通过搅拌头的旋转和移动来实现材料的连接，如果搅拌头的尺寸不合适、搅拌头的转速过低或者焊接速度过快，就会导致材料之间的摩擦不充分，从而出现未摩擦到位的情况，这会使焊缝的强度降低，影响焊接质量。
3、组织异常：搅拌摩擦焊接过程中的热循环和机械作用会对材料的微观组织产生影响，如果焊接工艺参数不合理，可能会导致材料的组织发生变化，如晶粒粗大、析出相增多等，这些组织变化会影响材料的性能，使焊接件的强度、韧性等指标下降。
二、焊接缺陷
（一）气孔
1、形成原因
气体保护不良：在焊接过程中，如果没有采取有效的气体保护措施，空气中的氧气、氮气等气体会侵入焊缝，当焊缝金属冷却凝固时，这些气体无法逸出，就会在焊缝中形成气孔。
材料含气量高：如果焊接材料本身含有较多的气体杂质，在焊接过程中这些气体会随着材料的熔化而释放出来，如果气体的释放速度大于气体的逸出速度，就会在焊缝中形成气孔。
焊接工艺参数不当：焊接速度过快、搅拌头转速过低等工艺参数不当的情况下，焊缝中的气体无法及时逸出，从而导致气孔的产生。
（二）夹杂物
1、形成原因
母材表面处理不当：如果焊接前没有对母材表面进行充分的清理，表面的氧化皮、油污、灰尘等杂质会在焊接过程中进入焊缝，形成夹杂物。
搅拌头磨损：搅拌头在长时间的使用过程中会发生磨损，磨损产生的颗粒会混入焊缝中，形成夹杂物，如果搅拌头的材质选择不当，也可能会导致搅拌头在焊接过程中与材料发生化学反应，产生夹杂物。
焊接环境不洁净：如果在焊接过程中周围环境的清洁度不够，灰尘、沙粒等杂质可能会落入焊缝中，形成夹杂物。
（三）裂纹
1、形成原因
热应力裂纹：搅拌摩擦焊接过程中产生的热应力是导致裂纹产生的主要原因之一，如焊接部位的冷却速度过快，会产生较大的温度梯度，导致材料内部产生热应力，当热应力超过材料的强度极限时，就会在焊缝或热影响区产生裂纹。
冷裂纹：在焊接完成后的冷却过程中，如果材料的氢含量较高，氢会在一定条件下聚集形成氢分子，导致材料的脆性增加，当受到外界的应力作用时，就容易产生冷裂纹，这种情况在一些高强度钢的搅拌摩擦焊接中较为常见。
液化裂纹：在某些情况下，焊接热影响区的低熔点共晶组织会被加热到液态，在冷却过程中，这些液态组织会与其他固态组织之间产生应力，从而导致液化裂纹的产生，这种裂纹通常出现在焊缝的根部或热影响区。
三、外观质量缺陷
（一）沟槽
1、形成原因
搅拌头形状不合适：如果搅拌头的形状设计不合理，如搅拌针的长度过长或过短、搅拌针的直径过大或过小等，都会影响焊缝的成形质量，在焊接过程中，搅拌头无法将材料充分搅拌均匀，导致焊缝表面出现沟槽。
焊接参数不当：焊接速度过快、搅拌头转速过低等焊接参数不当的情况下，焊缝中的塑化金属无法及时填充搅拌头的移动轨迹，从而在焊缝表面形成沟槽。
材料流动性差：如果焊接材料的流动性较差，在搅拌头的作用下无法充分流动和填充焊缝，也会导致焊缝表面出现沟槽。
（二）飞边和毛刺
1、形成原因
搅拌头压力过大：在搅拌摩擦焊接过程中，如果搅拌头对工件的压力过大，就会使材料在搅拌头的作用下向外挤出，形成飞边和毛刺。
材料塑性较差：如果焊接材料的塑性较差，在搅拌头的作用下不容易发生塑性变形，而是容易被撕裂或挤出，从而形成飞边和毛刺。
设备精度问题：如果搅拌摩擦焊接设备的精度不够，如搅拌头的安装位置不准确、工件的装夹不牢固等，都会导致搅拌头在焊接过程中发生偏移或晃动，从而使焊缝表面出现飞边和毛刺。
搅拌摩擦焊作为一种高效、环保的焊接技术，虽然具有诸多优点，但在实际应用中仍可能出现多种缺陷，了解这些缺陷的形成原因并采取相应的预防措施，对于提高搅拌摩擦焊的焊接质量和效率至关重要。
