本研究详细叙述了自主研制的双轴肩搅拌摩擦焊机结构，可调节搅拌针能够相对上轴肩在轴向相对运动，在特制的拉杆装置和轴向力检测装置作用下，能够获取焊接过程中搅拌针所承受的轴向力信号。与传统搅拌摩擦焊机相比，间距可调式双轴肩搅拌摩擦焊机控制系统可以采集和监控更多焊接参数，搅拌针轴向力、x-y-z三个方向的力以及搅拌针转速和移动速度等。　　对搅拌针所受的平面力检测结果分析表明，焊接过程中合力方向与焊接方向是不一样的，并且随着焊接旋转速度增加，合力大小也越大;对搅拌头所受的扭矩和轴向力检测结果表明，当焊接速度减小时，方位角也减小。在100kg-300kg、700-1000rpm范围内，扭矩与轴向力线性关系较为明显。可以通过一个指数函数对扭矩值与旋转速度、轴向力之间的关系进行拟合。但是在区间(900＜ω＜1000rpm)，dM/dFz随着Fz的增加而降低。　　从平行于焊缝方向来看，沿着轴肩内部径向方向，温度线性增加，在前进侧的搅拌针边缘，温度最高值出现。通过温度测试，其数据表明，BFSW焊接热源能量充足，能够胜任相关材料的焊接。对接头进行金相试验，其组织表明，对于热影响区来说，双轴肩搅拌摩擦焊要比熔焊的窄得多，完全动态再结晶过程在焊缝区产生了，晶粒的细化除了可以提高金属的韧性、金属的塑性以及屈服强度也得到了提高。进行接头拉伸试验，发现抗拉强度呈现逐渐增大的趋势，抗拉强度的最大值为191.84MPa，并断在母材区域，焊接质量基本达到了预期目标。