19.1  引言

搅拌摩擦焊接（Friction stir welding，FSW）是英国焊接研究所于1991年发明的一种新型焊接工艺。其最初的目的是用于低熔点合金板材焊接，如铝合金、镁合金等。搅拌摩擦焊接是一种机械力和摩擦热作用下的固相连接方法。在焊接过程中，一个柱形带特殊轴肩和搅拌针的搅拌头旋转着插入焊接工件，焊接工件两侧固定防止其移动。搅拌头一边高速旋转一边移动，搅拌头和被焊接材料之间的摩擦剪切阻力产生了摩擦热，使搅拌头附近区域的材料热塑化，在焊接过程中焊接工件的最高稳定温度不会超过材料的熔点。当搅拌头旋转着向前移动时，热塑化的金属材料从搅拌头的前方向后方转移，其周围的材料也不断地被加热、搅拌、混合，并且在搅拌头轴肩与工件表层摩擦产热和锻压共同作用下，形成致密的固相连接接头。

作为一种连接轻质合金材料的优选焊接技术，搅拌摩擦焊接已经从技术研究进入了高层次的工程化和工业化应用阶段，形成了FSW设备制造与FSW产品加工的新产业，在制造业领域得到了广泛应用。

本章实例主要介绍ANSYS如何实例模拟摩擦搅拌焊接的过程。摩擦搅拌焊接具有以下几个特征：两个工件表面之间的接触、摩擦生热和塑性变形。本章实例联合使用直接耦合法，接触分析，实现对搅拌摩擦焊接过程的模拟。