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ICS25.160.20CCSJ33团体标准T/CWAN0022—2021GB/T13814—92搅拌摩擦焊静轴肩焊具设计及制造规范SpecificationfordesignandmanufactureofFSWstationaryshoulderweldingtool2021-03-15发布2021-05-01实施中国焊接协会发布T/CWAN0022—2021I目次前言.................................................................................................................................................II1范围.................................................................................................................................................12规范性引用文件.............................................................................................................................13术语和定义.....................................................................................................................................14焊具设计原则...............................................................................................................................34.1搅拌针设计原则.........................................................................................................................34.2静止轴肩设计原则.....................................................................................................................44.3静止轴套设计原则.....................................................................................................................54.4紧固件设计原则.........................................................................................................................55焊具制造原则...............................................................................................................................55.1原材料加工.................................................................................................................................55.2热处理.........................................................................................................................................55.3焊具精磨.....................................................................................................................................55.4焊具表面处理.............................................................................................................................55.5焊具检验原则.............................................................................................................................56焊具存储、包装及运输...............................................................................................................66.1包装规范.....................................................................................................................................66.2运输规范.....................................................................................................................................66.3焊具的存储.................................................................................................................................67焊具使用方法...............................................................................................................................6附录A（资料性）..............................................................................................................................7附录B（资料性）..............................................................................................................................8附录C（资料性）..............................................................................................................................9T/CWAN0022—2021II前言本标准的附录A、附录B和附录C为资料性附录。本文件按照GB/T1.1—2020给出的规则起草。本文件由中国焊接协会提出并归口。本文件起草单位：昆山哈工万洲焊接研究院有限公司、哈尔滨焊接研究院有限公司、江苏天钧精密技术有限公司、重庆科技学院、敏实汽车技术研发有限公司、中春轨道客股份有限公司、南昌航空⼤学、中车青岛四方机车车辆股份有限公司。本文件主要起草人：万龙、黄体方、周军、黄永宪、树西、赵志霞、尹⽴孟、李小林、刘鑫、何⼴忠、吕宗亮、孟祥晨、陈⽟华、张春波、谢吉林、乌彦全、陈丹、梁军强、王刚、张铁浩。T/CWAN0022—20211搅拌摩擦焊静轴肩焊具设计及制造规范1范围本文件规定了静止轴肩搅拌摩擦焊焊具定义、作用、设计、制造及焊接技术条件的范围包括静止轴肩搅拌摩擦焊用的焊具设计及制造和安全要求等。本文件适用于各种材料的静止轴肩搅拌摩擦焊焊接用焊具。2规范性引用文件GB/T1804一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差GB/T3246.2-2012变形铝及铝合金制品组织检验方法第2部分：低倍组织检验方法GB/T3323.1-2019焊缝无损检测射线检测第1部分：X和伽玛射线的胶片技GB/T3375焊接术语GB/T11345-2013焊缝无损检测超声波检测技术、检测等级和评定GB/T18851.1-2012无损检测渗透检测第1部分：总则GB/T26953-2011焊缝无损检测焊缝渗透检测验收等级GB/T26955—2011金属材料焊缝破坏性试验焊缝宏观和微观检验GB/T34630搅拌摩擦焊铝及铝合金T/CWAN0012—2019焊接术语-压焊3术语和定义3.1搅拌摩擦焊frictionstirwelding利用高速旋转的搅拌头插入被焊材料后沿焊接方向运动，搅拌头与焊接材料产生摩擦热，使材料达到热塑性状态，实现工件间固相连接的焊接方法，见图1。T/CWAN0022—20212说明:1-母材;3-搅拌头;5-轴肩;6-搅拌针;13-焊缝表面;7-后退侧;12-前进侧;11-匙孔.8-搅拌头旋转方向（顺时针/逆时针方向）;2-搅拌头下压;c-轴向压力;9-焊接方向;10-搅拌头上提.图1搅拌摩擦焊原理示意图3.2静止轴肩搅拌摩擦焊stationaryshoulderfrictionstirwelding静止轴肩搅拌摩擦焊通过内部旋转的搅拌针扎入待焊材料与焊接材料产生摩擦热，使材料达到热塑性状态，外部不旋转的轴肩与试板表面紧密接触并对材料施加压力或者保证材料不被挤出，内部旋转的搅拌针与外部不旋转的轴肩一起沿焊接方向运动，实现工件间固相连接的焊接方法，静止轴肩搅拌摩擦焊用焊具如图2所示。说明:1-静止轴套；2-紧固件；3-搅拌针；4-静止轴肩.图2静止轴肩搅拌摩擦焊具组件示意图3.3静止轴套sleeveT/CWAN0022—20213静止轴套用于连接静止轴肩与焊接设备。焊接过程中设备的主轴带动搅拌针发生旋转，静止轴肩在焊接过程中不发生旋转即需要将静止轴肩与设备上不发生旋转的位置进行固定连接，通过静止轴套一端与设备不旋转的位置进行连接，另一端与静止轴肩进行连接，从而实现外部不旋转的静止轴肩与内部旋转的搅拌针组成的焊具。3.4紧固件locknut用于将静止轴肩与静止轴套进行连接，也可使用螺孔或者螺母进行连接。3.5搅拌针pin焊接过程中内部旋转的部件。用来产生摩擦热和焊件材料塑性流动的旋转工具。3.6静止轴肩stationaryshoulder焊接过程中外部不旋转的部件，通过与材料表面的接触及滑动形成表面焊缝形式。3.7焊接倾角tiltangle搅拌针轴线与焊件垂直方向的夹角。夹角与焊接方向相反，一般呈0°~3°。4焊具设计原则4.1搅拌针设计原则4.1.1搅拌针材料的选用原则根据待焊接材料的物理特性选择，如材料的熔点、硬度等。如焊接铝合金时，铝合金的熔点一般在660℃左右，搅拌针的材料应该选择工作温度在660℃左右时仍然能够保证良好硬度、韧性和耐磨性的材料，如高速工