随着车身轻量化的发展，铝镁合金的应用日益增加，在车身连接连接过程中存在大量的异种金属连接区域。

为解决异种材料高强度和高精度结合问题。异种材料传统连接方法主要包括铆接、焊接和胶接。

搅拌摩擦铆焊技术是一种新兴的异种材料稳定连接技术，采用铆钉的旋转摩擦生热，同时保留铆焊技术的变形锁合以及固相焊接特征。关于搅拌摩擦铆焊国内外各高校已有相关研究。

工艺介绍

FSBR（Friction stir blind riveting）技术是一种利用搅拌摩擦热效应与铆钉物理膨胀相结合的工艺，在此过程中，铆钉高速旋转并垂直刺破待连接的材料表面，被移除的材料会填充到铆钉头部空心部分。

而在钉头穿透材料后留下一个比钉头直径稍大的孔洞，然后铆钉剩下的部分以一定的速度被送至目标位置（例如当钉帽接触工件表面时）。

之后，芯轴被拉回到一个点，这个点就是预设缺口破裂的位置。在此过程中，钉体扩张，工件借此锁紧，形成一个紧密的连接点。

目前根据紧固件形式主要分为两种，一种类似SPR铆钉，但在头部有旋转槽，另一种类似抽芯铆钉，具体断面如下图

相对于FDS工艺依靠部分螺纹连接，FSBR依靠钉体膨胀锁紧带来更大的正拉强度。但是由于巨大的穿透力，FSBR仍然需要在工件背面有一个刚性的稳固支撑。相对于传统抽芯铆钉，FSBR工艺不需要预冲孔，适合于封闭型腔处的连接。

目前较多机构对铝合金、镁合金、高强钢以及复合材料的FSBR工艺开展了大量研究，验证了该工艺的可行性。

然而，FSBR工艺过程十分复杂，包括铆钉的旋转、进给、回抽以及芯轴移除等过程，目前的研究都是通过数控机床实现铆钉的旋转与进给，并手动完成回抽与芯轴移除。如何实现FSBR工艺的自动化并保证其运行的可靠性与稳定性是亟待解决的问题。

接头失效形式

搅拌摩擦铆焊接头的失效主要为铆钉成形失效或有缺陷，在后续拉伸过程中铆钉直接抽出。过程中的失效形式主要包含3 种，分别为根切不够、铆钉深度过小以及铆钉破裂，如图所示。根切不足是由于材料软化过度；

铆钉深度过小是由于摩擦产生热量足够使铆钉穿过上层板子，但不足以穿过下层板子；铆钉破裂是由于搅拌摩擦热产生过小，上层板子软化不足，致使铆钉受力过大产生破裂。

搅拌摩擦铆焊接头拉伸过程中铆钉失效方式主要包括以下5种，如图所示。

Ⅰ：金属铆钉在接头外侧韧性断裂；

Ⅱ：带有后塞的铆钉拔出，因为铆钉尖端锚接区域萌生裂纹，“后塞”是指铆钉拔出后的遗留部分；

Ⅲ：完整的铆钉拔出，遗留以底部变形区域为半径的孔洞；

Ⅳ：铆钉拔出，伴随铆钉尖端大的变形区域但是深入深度较小；

Ⅴ：铆钉拔出伴随有二次开裂，裂纹在锚接区域萌生。

总 结

因为异种材料连接需要，新连接工艺一直在不断发展，而随着SPR、FDS、FSW工艺的成熟及连接面对新的问题，新的连接工艺的研发也是重重之重，目前新工艺主要是对某些成熟工艺的合二为一，例如FSBR就是摩擦搅拌焊与铆接的结合。

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