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摘要：本文针对于铝合金空间热辅助搅拌摩擦焊技术进行解析，从其在国内现阶段的研究现状进行探讨，并通过其产热过程以及成形过程进行操作程序的探究，进而在无倾角焊接、太阳光源同轴加热方面给出了实现热源同轴辅助搅拌摩擦技术的基本方案，并利用激光地面焊接实验，引出完善复合焊接工艺的相关措施。
关键词：空间焊接;搅拌摩擦焊;辅助加热
引言：空间辅助搅拌摩擦焊接技术是满足对于在轨维护以及在轨组装技术的基本需求的基础上，实现永久性接头的关键技术，同时借助有效减重，获得良好的结构力学。搅拌摩擦焊，即FSW技术在当今航空航天等领域的铝合金等轻质材料的焊接中具有突出表现，在此基础上研究的复合型FSW技术需要做进一步的研究。
1.空间热辅助搅拌摩擦焊技术的研究现状
由于特殊环境的影响，给传统的熔焊焊接设备以及焊缝成形等方面都带来了一定的影响，如太空环境下的微重力、温差变化、高真空等条件的阻碍，使得普通的铝合金焊接方式难以满足空间环境的需求。随着技术的发展，搅拌摩擦焊接工艺的出现可以使焊接在有效规避复杂环境下不利影响的情况下有序进行，是进行铝合金焊接的理想技术，但由于在焊接的过程中，其压力过大使得焊缝发生形变的可能性加大，为空间环境下的焊接加大了难度。因此，借助热源辅助对于搅拌摩擦焊接提供辅助性的热输入技术的引入，可以实现在空间焊接条件下的固相焊接制造。此外激光同轴辅助焊接技术可以通过热传导将激光的热量有效传递至焊缝，进而形成搅拌焊接技术与辅助热源的原位耦合，使得焊接技术的應用更加精确、便捷。新型固相焊接技术经过长期的发展，在搅拌设备的简化、焊接过程作用力的减免、焊接速度的提升方面有效的拉伸了焊接工艺的技术效能。我国虽在空间焊接工艺的试验研究方面起步较晚，但新型固相焊接技术的出现为空间焊接技术的出现以及我国与国外相关技术差距的缩短提供了可能性。
2.铝合金空间热辅助搅拌摩擦焊技术的操作程序
2.1产热过程
热源在焊接的过程中起到辅助的作用，主要的焊接过程有搅拌焊接技术完成，其通常由产热、搅拌、锻压等程序完成对于铝合金材料的焊接。在产热过程中，由于热量大小是决定这一过程中，焊接成形的重要因素，因此对于辅助热源的有效控制成为决定焊接效果的关键。
搅拌焊接技术的热源通常由轴肩与母材的焊接产生，这给搅拌头带来了巨大的负担，容易因搅拌头的磨损而导致其发生折断的情况出现。辅助热源可以为材料提供预热软化，进而有效减低设备运作过程中出现的摩擦，进而使整体的焊接热源由辅助热源以及摩擦热源共同组成。
在一些无轴肩的搅拌过程中，会使摩擦热降低，在焊接过程中相应的塑性金属由于缺少搅拌工具轴肩锻压的作用，会导致焊接效果的不理想，因此轴肩在焊接过程中是不可或缺的部分，即使有辅助热源的情况下，也需要进行配备，但在实际设计过程中需要依靠实际情况对于轴肩的大小进行调节。
2.2成形过程
材料的流动能力在焊接成形的过程中起着重要作用，这由于焊缝的成形原理决定，在焊缝成形过程中，经过塑性软化的金属在搅拌头的旋转作用下，通过搅拌针的填充形成空腔，在此基础上通过轴肩与搅拌针的挤压完成焊缝的成形。
在借助辅助热源的FSW工艺中，由于辅助热源的作用，塑性软化材料增多，材料的流动和转移能力提升。经过研究，超声辅助热源借助超声的振动可以有效降低形变的阻力以及流动的应力，进而有效的加大金属的塑性流动性，降低热影响区，使得晶粒更细，组织更加均匀。
此外，在研究过程中，通过对于横截面的观察，发现辅助热源对于焊接的组织分布情况的影响相对较小。
3.热源同轴辅助搅拌摩擦焊的基本方案
3.1无倾角焊接方案
在FSW工艺中，无倾角焊接方案的出现，使得原本的五轴联动搅拌摩擦焊接设备降低为三轴联动，进而使得设备呈现简单化趋势，进而使设备的小型化成为可能，可以通过对于这一技术的有效研究，开发搅拌摩擦技术的便携式技术。
此外，在进行空间三维曲线焊缝的焊接操作时，可以有效减轻传统的焊接技术在拐弯处主轴的旋转随动，并避免由于运动速度波动对于焊缝的影响，因此无倾角焊接技术的应用可以有效提升空间搅拌摩擦焊接过程中的稳定性，为技术的运用提供依据[1]。
3.2空间太阳光源同轴加热辅助焊接方案
相较于无倾角焊接方案，空间太阳光源同轴加热辅助焊接方案在实际操作中更具有可行性，是对于热能辅助搅拌摩擦焊接技术进行评价的重要途径，一般在操作中采用激光来替代太阳光。在早期通过疝气代替太阳光，进行钎焊试验，进而证实了空间太阳光源同轴加热辅助焊接工艺在实际操作中的可行性。
由于空间环境下热量来源的特殊性，人们想出了借助太阳光进行辅助加热的方法，通过对于空间太阳光能的收集以及光纤耦合与传输等操作流程，以此形成利用对于搅拌工具的加热间接性的为搅拌焊接提供热能的方式，进而使得空间的能源消耗得到有效的控制。
4.激光同轴加热辅助FSW工艺试验
本文借助利用激光代替太阳光，进行同轴加热的辅助搅拌摩擦焊接技术的可行性试验。
在此过程中，利用中空焊接主轴，并借助光纤和激光加工头的作用，使得激光集成到搅拌摩擦焊中，焊接过程中，聚焦后的激光通过焊接主轴中空孔，同轴加热搅拌工具，搅拌工具采用中空形式，形成传导性热输入，借助一定规格的铝合金材料作为焊接材料，并用对接接头的方式设置焊接试板，实验过程中，利用不同的焊接参数，进而对比在激光有无的情况下，焊接成形的效果。
试验结果显示在没有激光的情况下，焊接的表面出现了犁沟与毛刺，并在焊接的速率不同的情况下，焊接表面的美观程度不同。进而得出结论，焊接速率的提升会降低焊接中的热输入，使得金属的塑性降低，材料的流动不充分，在激光的引入后，焊接的效果得到了一定的改善。在此基础上，通过对于接头抗拉强度、接头显微硬度、接头断口情况方面，均证明了辅助热源可以有效的提升热输入，并实现对于铝合金焊缝的无缺陷焊接，提升焊接效果[2]。
5.复合焊接工艺的优化
针对于现阶段在热辅助搅拌摩擦技术推广应用中的问题，需要对于负荷焊接工艺做进一步的优化，其主要原因是传统技术的根深蒂固以及复合焊接工艺的复杂性。因此，需要对于辅助热源进行有效的甄选，从感应热、电弧、激光、超声、电阻热等热源中依据实际情况进行选择，并对辅助人员的复合方式进行有效的优化，再通过对于辅助热源相对位置的调整，提升空间热辅助搅拌摩擦焊技术的优化性，提升其推广价值。
结论：综上所述，为保证在铝合金等轻质合金材料的焊接中技术浓度的有效提升，需要依托搅拌摩擦焊技术对于其在热源辅助等条件下形成的复合焊接工艺进行研究，通过相关试验，对于复合焊接过程中的工艺参数、焊接点位、辅助热源的选择进行考量，以此提升焊接的效率以及可靠性，有效推动行业发展。
参考文献：
[1]赵云飞.铝钢自动焊接技术应用[J].冶金管理，2020（13）：1-2.
[2]杨亚楠，刘振邦，仪家良.搅拌摩擦焊技术应用现状与发展趋势[J].工程技术研究，2017（02）：57-58.
关键词：空间焊接;搅拌摩擦焊;辅助加热
引言：空间辅助搅拌摩擦焊接技术是满足对于在轨维护以及在轨组装技术的基本需求的基础上，实现永久性接头的关键技术，同时借助有效减重，获得良好的结构力学。搅拌摩擦焊，即FSW技术在当今航空航天等领域的铝合金等轻质材料的焊接中具有突出表现，在此基础上研究的复合型FSW技术需要做进一步的研究。
1.空间热辅助搅拌摩擦焊技术的研究现状
由于特殊环境的影响，给传统的熔焊焊接设备以及焊缝成形等方面都带来了一定的影响，如太空环境下的微重力、温差变化、高真空等条件的阻碍，使得普通的铝合金焊接方式难以满足空间环境的需求。随着技术的发展，搅拌摩擦焊接工艺的出现可以使焊接在有效规避复杂环境下不利影响的情况下有序进行，是进行铝合金焊接的理想技术，但由于在焊接的过程中，其压力过大使得焊缝发生形变的可能性加大，为空间环境下的焊接加大了难度。因此，借助热源辅助对于搅拌摩擦焊接提供辅助性的热输入技术的引入，可以实现在空间焊接条件下的固相焊接制造。此外激光同轴辅助焊接技术可以通过热传导将激光的热量有效传递至焊缝，进而形成搅拌焊接技术与辅助热源的原位耦合，使得焊接技术的應用更加精确、便捷。新型固相焊接技术经过长期的发展，在搅拌设备的简化、焊接过程作用力的减免、焊接速度的提升方面有效的拉伸了焊接工艺的技术效能。我国虽在空间焊接工艺的试验研究方面起步较晚，但新型固相焊接技术的出现为空间焊接技术的出现以及我国与国外相关技术差距的缩短提供了可能性。
2.铝合金空间热辅助搅拌摩擦焊技术的操作程序
2.1产热过程
热源在焊接的过程中起到辅助的作用，主要的焊接过程有搅拌焊接技术完成，其通常由产热、搅拌、锻压等程序完成对于铝合金材料的焊接。在产热过程中，由于热量大小是决定这一过程中，焊接成形的重要因素，因此对于辅助热源的有效控制成为决定焊接效果的关键。
搅拌焊接技术的热源通常由轴肩与母材的焊接产生，这给搅拌头带来了巨大的负担，容易因搅拌头的磨损而导致其发生折断的情况出现。辅助热源可以为材料提供预热软化，进而有效减低设备运作过程中出现的摩擦，进而使整体的焊接热源由辅助热源以及摩擦热源共同组成。
在一些无轴肩的搅拌过程中，会使摩擦热降低，在焊接过程中相应的塑性金属由于缺少搅拌工具轴肩锻压的作用，会导致焊接效果的不理想，因此轴肩在焊接过程中是不可或缺的部分，即使有辅助热源的情况下，也需要进行配备，但在实际设计过程中需要依靠实际情况对于轴肩的大小进行调节。
2.2成形过程
材料的流动能力在焊接成形的过程中起着重要作用，这由于焊缝的成形原理决定，在焊缝成形过程中，经过塑性软化的金属在搅拌头的旋转作用下，通过搅拌针的填充形成空腔，在此基础上通过轴肩与搅拌针的挤压完成焊缝的成形。
在借助辅助热源的FSW工艺中，由于辅助热源的作用，塑性软化材料增多，材料的流动和转移能力提升。经过研究，超声辅助热源借助超声的振动可以有效降低形变的阻力以及流动的应力，进而有效的加大金属的塑性流动性，降低热影响区，使得晶粒更细，组织更加均匀。
此外，在研究过程中，通过对于横截面的观察，发现辅助热源对于焊接的组织分布情况的影响相对较小。
3.热源同轴辅助搅拌摩擦焊的基本方案
3.1无倾角焊接方案
在FSW工艺中，无倾角焊接方案的出现，使得原本的五轴联动搅拌摩擦焊接设备降低为三轴联动，进而使得设备呈现简单化趋势，进而使设备的小型化成为可能，可以通过对于这一技术的有效研究，开发搅拌摩擦技术的便携式技术。
此外，在进行空间三维曲线焊缝的焊接操作时，可以有效减轻传统的焊接技术在拐弯处主轴的旋转随动，并避免由于运动速度波动对于焊缝的影响，因此无倾角焊接技术的应用可以有效提升空间搅拌摩擦焊接过程中的稳定性，为技术的运用提供依据[1]。
3.2空间太阳光源同轴加热辅助焊接方案
相较于无倾角焊接方案，空间太阳光源同轴加热辅助焊接方案在实际操作中更具有可行性，是对于热能辅助搅拌摩擦焊接技术进行评价的重要途径，一般在操作中采用激光来替代太阳光。在早期通过疝气代替太阳光，进行钎焊试验，进而证实了空间太阳光源同轴加热辅助焊接工艺在实际操作中的可行性。
由于空间环境下热量来源的特殊性，人们想出了借助太阳光进行辅助加热的方法，通过对于空间太阳光能的收集以及光纤耦合与传输等操作流程，以此形成利用对于搅拌工具的加热间接性的为搅拌焊接提供热能的方式，进而使得空间的能源消耗得到有效的控制。
4.激光同轴加热辅助FSW工艺试验
本文借助利用激光代替太阳光，进行同轴加热的辅助搅拌摩擦焊接技术的可行性试验。
在此过程中，利用中空焊接主轴，并借助光纤和激光加工头的作用，使得激光集成到搅拌摩擦焊中，焊接过程中，聚焦后的激光通过焊接主轴中空孔，同轴加热搅拌工具，搅拌工具采用中空形式，形成传导性热输入，借助一定规格的铝合金材料作为焊接材料，并用对接接头的方式设置焊接试板，实验过程中，利用不同的焊接参数，进而对比在激光有无的情况下，焊接成形的效果。
试验结果显示在没有激光的情况下，焊接的表面出现了犁沟与毛刺，并在焊接的速率不同的情况下，焊接表面的美观程度不同。进而得出结论，焊接速率的提升会降低焊接中的热输入，使得金属的塑性降低，材料的流动不充分，在激光的引入后，焊接的效果得到了一定的改善。在此基础上，通过对于接头抗拉强度、接头显微硬度、接头断口情况方面，均证明了辅助热源可以有效的提升热输入，并实现对于铝合金焊缝的无缺陷焊接，提升焊接效果[2]。
5.复合焊接工艺的优化
针对于现阶段在热辅助搅拌摩擦技术推广应用中的问题，需要对于负荷焊接工艺做进一步的优化，其主要原因是传统技术的根深蒂固以及复合焊接工艺的复杂性。因此，需要对于辅助热源进行有效的甄选，从感应热、电弧、激光、超声、电阻热等热源中依据实际情况进行选择，并对辅助人员的复合方式进行有效的优化，再通过对于辅助热源相对位置的调整，提升空间热辅助搅拌摩擦焊技术的优化性，提升其推广价值。
结论：综上所述，为保证在铝合金等轻质合金材料的焊接中技术浓度的有效提升，需要依托搅拌摩擦焊技术对于其在热源辅助等条件下形成的复合焊接工艺进行研究，通过相关试验，对于复合焊接过程中的工艺参数、焊接点位、辅助热源的选择进行考量，以此提升焊接的效率以及可靠性，有效推动行业发展。
参考文献：
[1]赵云飞.铝钢自动焊接技术应用[J].冶金管理，2020（13）：1-2.
[2]杨亚楠，刘振邦，仪家良.搅拌摩擦焊技术应用现状与发展趋势[J].工程技术研究，2017（02）：57-58.