在焊接人員眼中援漓，將兩種不同的材料連接在一起是頗具挑戰(zhàn)的一件事眼厕，因?yàn)樗鼈兏緹o(wú)法彼此相容，尤其在其中一方溫度升高的情況下标康。以鋼和鋁為例半就，這兩種材料就不適合采用電阻點(diǎn)焊——這種低成本焊接技術(shù)一直以來(lái)被廣泛應(yīng)用于汽車行業(yè)中，用來(lái)焊接鋼板胃肖。鋼與鋁這兩種不相容的金屬在熔池中發(fā)生反應(yīng)吸自，形成易粹的金屬間碳化合物叭静，在冷卻后會(huì)弱化接頭的強(qiáng)度。此外窥扭，鋼也同樣很難與其他低密度金屬如錳和鈦相結(jié)合给庶。

不過(guò)，為了生產(chǎn)出高強(qiáng)度逼肯、安全的汽車結(jié)構(gòu)件耸黑，同時(shí)又要達(dá)到輕量化的要求，從而使車輛滿足不斷升級(jí)的排放法規(guī)的要求篮幢，似乎汽車制造商會(huì)不斷提高高強(qiáng)度鋼和鋁合金在汽車上的用量崎坊。我們會(huì)看到越來(lái)越多的這種由不同金屬結(jié)合而成的車身結(jié)構(gòu)，以及不同金屬結(jié)構(gòu)件之間相連的情況洲拇，比如將鋁合金車頂與高強(qiáng)度鋼B柱或其他高強(qiáng)度或超高強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)的連接奈揍，或在鋼制車門框架中采用鋁合金部件，來(lái)減輕重量赋续。

本田對(duì)攪拌摩擦焊進(jìn)行了創(chuàng)新男翰，將其應(yīng)用到鋼和鋁的焊接上，而且已經(jīng)成功應(yīng)用于2013 Accord車型上（見(jiàn)本刊上期專題報(bào)道）纽乱。攪拌摩擦焊最早于1991年由英國(guó)焊接協(xié)會(huì)開發(fā)出來(lái)蛾绎，通過(guò)攪拌頭在焊接工件溫度沒(méi)有達(dá)到熔點(diǎn)的情況下將兩種金屬混合在一起。在該工藝中鸦列，金屬并沒(méi)有熔化租冠，而是被軟化，在施加一定壓力的條件下產(chǎn)生固態(tài)接頭策退。鋼的熔點(diǎn)在1425-1535°C之間电味，鋁在650°C。

攪拌摩擦焊適合于焊接外形直的工件跑腮，但是對(duì)于帶有曲面的工件卻顯得捉襟見(jiàn)肘晌箍。此外這種工藝采用的攪拌頭磨損較快，使生產(chǎn)成本增加帮冶。其他一些連接工藝如自沖鉚接也在汽車工廠中比較常見(jiàn)剿恬，但是對(duì)于一些先進(jìn)鋼種來(lái)說(shuō)效果并不好，因?yàn)榻饘俨牧显阢T釘周圍的銜接問(wèn)題使連接的耐久性很差隧帜。

來(lái)自美國(guó)楊百翰大學(xué)制造工程技術(shù)教授Michael Miles攜手該校退休教授Kent Kohkonen及MegaStir Technologies公司工程師Scott Packer研發(fā)出了一種創(chuàng)新連接技術(shù)铡暂，稱為摩擦塞焊（FBJ）。該焊接技術(shù)可以在鋁合金和高強(qiáng)度鋼之間形成堅(jiān)韌的接頭豫柿。

從2008年開始倡油，該研發(fā)小組就與美國(guó)橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的馮智力（Zhili Feng，音譯）團(tuán)隊(duì)展開合作围婴。他們采購(gòu)了一臺(tái)MegaStir設(shè)備并與本田公司建立合作祈很。除了在焊接工藝方面的合作昧识，橡樹嶺實(shí)驗(yàn)室還對(duì)接頭的微結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。目前盗扒，楊百翰大學(xué)跪楞、MegaStir公司及橡樹嶺實(shí)驗(yàn)室的主要工作是對(duì)這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化，以適應(yīng)低成本大批量的汽車生產(chǎn)侣灶。他們獲得了來(lái)自美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)甸祭、美國(guó)能源署、猶他州及韓國(guó)一家汽車供應(yīng)商的資金贊助褥影。

該工藝采用一個(gè)旋轉(zhuǎn)的攪拌頭池户，通過(guò)切削與摩擦兩種方式在金屬之間形成固態(tài)焊接頭。攪拌頭有一個(gè)切削頭及梅花端凡怎。在一定的壓力下校焦，攪拌頭首先切穿上面的鋁合金板，轉(zhuǎn)速約為500-600rpm统倒。然后攪拌頭的轉(zhuǎn)速提高到2000rpm寨典，通過(guò)產(chǎn)生的熱量將攪拌頭的頭部焊接到下面的金屬板上。由于摩擦產(chǎn)生的熱量剛剛高于鋼的熔點(diǎn)房匆，因此可以形成比較堅(jiān)實(shí)的金屬鍵固態(tài)接頭耸成，內(nèi)部幾乎沒(méi)有易碎的部件。

這種工藝解決了傳統(tǒng)攪拌摩擦焊攪拌針高溫軟化失效問(wèn)題茬麻，在焊接結(jié)束后台泥，攪拌頭與夾持部位通過(guò)剪斷實(shí)現(xiàn)分離，使攪拌頭留在接頭中模譬，從而解決了殘留工藝孔的問(wèn)題必胜。

該工藝將首次應(yīng)用于韓國(guó)蔚山大學(xué)一個(gè)項(xiàng)目中，用于焊接鑄鐵與鋁合金闲堆。該大學(xué)與韓國(guó)汽車制造商現(xiàn)代公司有合作暇鸦。據(jù)之前媒體報(bào)道，該工藝成功將一個(gè)輕量化鋁合金制動(dòng)轂與制動(dòng)盤焊接起來(lái)。為了使該工藝得以應(yīng)用延刘，兩個(gè)金屬件之間增加了一個(gè)很薄的鋼片莫绣，避免了鑄鐵中石墨粉末的潤(rùn)滑動(dòng)作造成的干擾。

FBJ工藝適用于連接硬度較高和比較軟的金屬回季，比如鈦和鋁的連接效果就非常好。

“我們的工藝在實(shí)驗(yàn)室里算是一種技術(shù)上的成功，適用于焊接兩種不同類型的金屬脾婚，”Miles表示“罩恚“但是將其優(yōu)化近她，使其適用于汽車生產(chǎn)將是一個(gè)非常大的挑戰(zhàn)叉瘩，因?yàn)槠嚿a(chǎn)不僅產(chǎn)量高，而且對(duì)成本非常敏感粘捎∞泵澹”

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