攪拌摩擦焊的焊接原理是利用高速旋轉的攪拌工具頭插入工件，由于強烈的摩擦和攪拌，攪拌頭周圍的金屬迅速被加熱；在旋轉攪拌頭的臨近區域內，形成了一層充分塑化金屬層；當攪拌頭沿著焊件的接縫向前運動時，在攪拌頭的后邊就形成了空腔，由于背面墊板和正面軸肩的密封作用，在攪拌頭轉動摩擦力的作用下，攪拌頭前邊不斷形成的熱塑性金屬擠壓流動，轉移到了攪拌頭的后邊，填滿了后邊的空腔，空腔的產生與填滿幾乎同時發生和完成；這樣，焊縫區的金屬被擠壓、攪拌，發生了劇烈的塑性變形，并被摩擦加熱，在高溫中，原子經過擴散和再結晶，就形成了攪拌摩擦焊的焊縫。這就決定了攪拌摩擦焊的產熱方式和熔化焊有本質的區別。

在熔化焊時，熱輸入是和焊接速度成反比。而攪拌摩擦焊焊接過程是一個溫度變化、組織結構轉變、應力應變和金屬流動四個因素相互作用的復雜過程。其中溫度的變化起著主要的作用，它直接影響到其它因素的改變，同時它也是其它因素共同作用的結果。

焊接速度溫度場

X20Cr13不銹鋼（德國馬氏體不銹鋼）具有良好的抗大氣、海水、蒸汽等介質腐蝕的能力，且有良好的塑性和韌性，主要用以制作腐蝕結構構件，如汽輪機動、靜葉片等。由于該鋼含碳量較高，使其焊接難度加大，其高淬硬性容易導致焊接接頭冷裂紋問題和脆化問題。長期以來，焊接工藝優化主要依靠經驗積累及破壞性試驗測試，成本消耗巨大且焊接質量難于得到保證，廢品率高。隨著計算機技術日益發展，采用數值模擬的方法來模擬焊接過程為實際焊接提供了理論依據，從而大大降低成本和提高了效益。

嚴鏗等利用法國ESI公司開發的焊接專用有限元分析軟件SYSWELD，模擬了焊接速度對X20Crl3馬氏體不銹鋼平板對接焊接頭溫度場的影響，為工程實際應用提供理論依據。

主要結論如下：

（1）其他焊接工藝參數不變時，隨著焊接速度的增大。溫度場分布變得淺而窄，熱循環在高溫時刻停留時間變短，溫度梯度變小。

（2）其他焊接工藝參數一定時，焊件熔池、熔合區及熱影響區上各點峰值溫度隨著焊接速度的增大而明顯減小。

（3）工藝參數為焊接電流110A、電弧電壓12V、焊接速度4mm/s的TlG焊對X20Cr13馬氏體不銹鋼焊接，能獲得優良的焊接接頭。

焊接速度組織形態

18-8不銹鋼（也叫304不銹鋼）具有良好的耐大氣腐蝕或耐高溫腐蝕的性能，以18-8不銹鋼作為表面堆焊材料在石油化工和超高壓電站鍋爐等行業中得到廣泛應用。18-8不銹鋼焊縫的組織特征是在奧氏體基體上分布著5%-30%的

相關結論如下：

（1）焊接速度對堆焊層形貌影響顯著，隨著焊速的逐步提高，堆高和熔寬均減小，然而堆高和熔寬的比值則呈現先減小后增大的趨勢，熔深和稀釋率均變大。

（2）隨著焊接速度的逐步提高，堆焊層金屬顯微組織中

（3）當焊速為8m/h時，可獲得熱輸入小、稀釋率低、成形良好，顯微組織為奧氏體基體和細長連續的骨架狀

焊接速度：單位時間內完成的焊縫長度稱為焊接速度。

如果焊接速度過快，熔池溫度不夠，易造成未焊透、未熔合、焊縫成型不良等缺陷。

如果焊接速度過慢，使高溫停留時間增長，熱影響區寬度增加，焊接接頭的晶粒變粗，機械性能降低，同時使變形量增大。

高速焊接：指在一定時間內焊接速度很快，超過2米。

如下：

（1）在攪拌摩擦焊時，焊接速度與熱輸入不呈線性關系，而是呈現復雜的形態.當焊接速度較小,塑性變形產熱可以忽略時，摩擦熱占主要地位.這時隨焊接速度的增加，熱輸入減小，接頭性能下降。當焊接速度較大，塑性變形產熱占主要地位時，隨焊接速度的增加，熱輸入增加,接頭性能上升。當進一步增加焊接速度，由塑性變形引起的產熱小于焊接速度增加造成的熱輸入減小，總的熱輸入減小，性能下降。

（2）當旋轉速度與焊接速度比值為定值時，接頭力學性能是變化的，并且不是線性的。由摩擦熱、塑性變形產熱綜合影響接頭的性能，摩擦熱是隨旋轉速度和焊接速度的絕對值的增加而增加，塑性變形熱是先下降后上升，總的趨勢是先下降，后上升。

速度模式是指通過模擬量的輸入或脈沖的頻率都可以進行轉動速度的控制，在有上位控制裝置的外環PD控制時速度模式也可以進行定位，但必須把電機的位置信號或直接負載的位置信號給上位反饋以做運算用。位置模式也支持直接負載外環檢測位置信號，此時的電機軸端的編碼器只檢測電機轉速，位置信號就由直接的最終負載端的檢測裝置來提供了，這樣的優點在于可以減少中間傳動過程中的誤差，增加了整個系統的定位精度 。