Page 46 - 无损检测2024年第九期

试验研究
试验研究

DOI：10.11973/wsjc240048

铝合金 FSW 接头未焊透及弱结合缺陷的

检测分析

吴振成，刘立安，王 飞，郑雪鹏，许恒庭，张清彬
（上海航天精密机械研究所，上海 201600）

摘 要：针对运载火箭贮箱某型号铝合金产品搅拌摩擦焊焊缝开展检测工艺研究，采用着色渗
透检测、相控阵超声检测、射线检测等方法进行对比检测试验，对发现存在超标缺陷的部位通过切
割取样进行显微组织分析，最后对缺陷类型及成因进行了分析。试验结果表明，相控阵超声检测技
术能够有效发现铝合金搅拌摩擦焊焊缝根部未焊透和弱结合缺陷，可以准确定位缺陷并测量出缺
陷的深度和长度。该方法弥补了其他无损检测方法的不足，可作为类似结构产品检测的可靠手段。
关键词：铝合金；搅拌摩擦焊；缺陷；无损检测；相控阵超声检测
中图分类号：TG115.28 文献标志码：A 文章编号：1000-6656(2024)09-0012-05

Testing analysis of incomplete welding and weak-bonding defects for

aluminum alloy FSW joints

WU Zhencheng, LIU Li’an, WANG Fei, ZHENG Xuepeng, XU Hengting, ZHANG Qingbin
（Shanghai Spaceflight Precision Machinery Research Institute, Shanghai 201600, China）
Abstract: Aiming to the testing process of friction stir welding (FSW) for a certain type of aluminum alloy product
of carrier rocket tank, nondestructive testing methods such as penetrant testing, phased array ultrasonic testing and
radiographic testing were used for comparative experiments. To parts found to have excessive defects, microstructure
analysis was conducted through cutting and sampling. The testing results were verified, and finally the types and causes of
defects were analyzed. Research results showed that phased array ultrasonic testing had a good effect on testing incomplete
penetration defects and kissing bonding defects at the root of aluminum alloy friction stir welding. It can accurately locate
defects, measure the depth and length of defects, and complement the deficiencies of other nondestructive testing methods,
it provides a reliable means for nondestructive testing of similar structural products.
Key words: aluminum alloy; friction stir welding; defect; nondestructive testing; phased array ultrasonic testing

搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding，FSW）是 有弧光、烟尘产生，是一种绿色、环保的焊接方法。
20世纪90年代英国焊接研究所（TWI）发明的先进 搅拌摩擦焊特别适用于铝、镁等轻金属材料及异种
固态焊接技术。相对于传统熔化焊，搅拌摩擦焊具 材料的焊接，目前已在航空航天、船舶、汽车、轨道
有以下优势：① 焊接过程中材料不发生熔化，从而 交通等领域得到了广泛应用 [1-3] 。虽然搅拌摩擦焊在
避免产生传统熔化焊中常见的气孔、凝固裂纹等缺 多个方面优于传统熔化焊，但受自身技术特点及工
陷；② 热输入量较低，焊后残余应力小、变形较小； 艺参数选择的影响，仍会产生飞边、表面沟槽、隧道
③ 焊接过程不需要填充金属，不需要保护气体，没
孔、未焊透、弱结合、夹杂、疏松等表面与内部缺陷。
对于搅拌摩擦焊焊缝缺陷的无损检测，目前主要采
收稿日期：2024-01-30
用目视检测、射线检测、超声检测、渗透检测、涡流
作者简介：吴振成（1989—），男，高级工程师，硕士，主要从事航天
检测等方法 [4-5] 。
产品无损检测技术的研究与应用工作
通信作者：吴振成，alexwuzc@163.com 相关研究资料表明，对于微细紧贴型或形状、方
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2024 年 第 46 卷 第 9 期
无损检测