搅拌摩擦焊参数计算
搅拌摩擦焊（FSW）参数计算器，基于轴肩环形接触面摩擦积分模型，估算焊接过程的摩擦热输入功率、单位线能量及轴肩外缘线速度，辅助工艺参数优化。
🧮 Friction Stir Welding Parameters
From spindle speed, downforce and welding speed, estimates friction-welding heat input power and specific line energy using the shoulder-friction model.
📐 计算公式
Q = (2π·N/60)·(2/3)·μ·F·R；E = Q / v
基于搅拌摩擦焊(FSW)功率模型：轴肩环形接触面摩擦功率 Q 由转速 N、摩擦系数 μ、下压力 F、轴肩半径 R 积分得到；单位线能量 E=Q/v 决定热输入与焊缝质量，用于工艺参数校核。
💡 公式：摩擦功率 Q = (2π·N/60)·(2/3)·μ·F·R（轴肩环形接触积分），单位线能量 E = Q / v。N 为转速，F 为下压力，R 为轴肩半径。
⚠️ 使用说明与注意事项
- 按 Enter 快速计算，Ctrl/Cmd + Enter 复制结果
- 摩擦系数 μ 典型范围 0.3～0.6（钢/铝界面），可按材料调整
- 本模型为热输入估算，未考虑搅拌针产热与材料热物性，结果仅供工艺参考
- 纯前端运行，数据不会上传到服务器
🕘 最近计算
暂无计算记录
📚 深度解析：搅拌摩擦焊参数计算（热输入与线能量）
💡 常见使用场景
- 焊接工艺开发：由转速、下压力与焊速估算热输入功率
- 参数优化：调整转速/焊速使线能量落在合适区间
- 缺陷预防：通过峰值温度与进给比判断是否过热或未焊合
方法
算法：轴肩半径 R = 轴肩直径/2/1000（m）；角速度 ω = 2π×转速/60（rad/s）；摩擦热输入功率 Q = (2/3)×μ×下压力×ω×R（W，下压力由 kN 换算为 N）；单位线能量 E = Q/焊接速度（J/mm）；轴肩外缘线速度 = ω×R×1000（mm/s）；进给比 = 转速/焊接速度；峰值温度按 min(580, 20 + 0.35×Q/焊速) 估算（铝合金基准）。E<300 为低热输入、300~800 中热输入、>800 高热输入。
算例
例：800rpm、下压力 15kN、焊速 3mm/s、轴肩 18mm、μ=0.4 → R=0.009m、ω=83.78rad/s，热输入功率 3015.9W、单位线能量 1005.3J/mm（高热输入）、外缘线速 753.98mm/s、进给比 266.67、估算峰值温度 371.9℃。若改为 1200rpm、10kN、焊速 5mm/s、轴肩 15mm、μ=0.35 → Q=2199.1W、E=439.8J/mm（中热输入）、外缘线速 942.48mm/s、峰值温度 173.9℃。
❓ 常见问题（FAQ）
- 进给比 266.67 是什么意思？
- 工具按 转速(rpm)/焊速(mm/s) 直接相除，单位上还需再除以 60 才是 rev/mm（本例实际为 4.44 rev/mm）。进给比反映单位焊缝长度上的搅拌次数，是判断热输入是否充足、是否会产生隧道型缺陷的关键参数。
- 系数 2/3 从哪来？
- 来自轴肩环形接触面的摩擦功率积分：对半径 r 处微元所受压力做功 μ·ω·r 积分后得到 (2/3)μFωR，比直接用外缘线速度相乘更接近实际热输入分布。
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工具简介
搅拌摩擦焊（FSW）参数计算器，基于轴肩环形接触面摩擦积分模型，估算焊接过程的摩擦热输入功率、单位线能量及轴肩外缘线速度，辅助工艺参数优化。
功能特点
- 热输入功率 Q 实时计算
- 单位线能量 E（J/mm）输出
- 轴肩外缘线速度与进给比
- 峰值温度经验估算
- 历史记录本地保存
使用场景
- 铝合金 FSW 工艺试制
- 焊接热输入评定
- 参数窗口初步摸索
- 教学与课程演示