Сварка трением с перемешиванием (FSW): применение в аэрокосмической отрасли и при производстве лотков для аккумуляторов электромобилей

Сварка трением с перемешиванием (FSW) решает задачу, с которой не справляется дуговая сварка: соединение высокопрочных алюминиевых сплавов, которые растрескиваются при остывании расплава. С момента, когда Уэйн Томас изобрёл этот процесс в TWI в 1991 году, FSW вышла за пределы аэрокосмических исследований и разработок и пришла на автомобильные производственные линии, предприятия по выпуску аккумуляторов для электромобилей и крупные судостроительные производства. Прорыв, о котором в сентябре 2025 года сообщил Pacific Northwest National Laboratory, устранил последнее препятствие для гибкого внедрения роботизированной FSW на сборочных линиях.

Что такое сварка трением с перемешиванием?

Сварка трением с перемешиванием — это сварка в твёрдом состоянии: основной материал не достигает температуры плавления. Невыгорающий инструмент, состоящий из заплечика и штыревого наконечника, быстро вращается и погружается в стык между двумя свариваемыми изделиями. Тепло трения нагревает материал до 80–90 % от температуры плавления, размягчая металл до пластичного состояния, но не расплавляя его. Затем вращающийся инструмент перемещается вдоль линии стыка, механически перемешивая размягчённый материал и формируя позади себя соединение в твёрдом состоянии. Поперечное сечение сварного шва состоит из трёх зон. В ядре шва, непосредственно под заплечиком инструмента, происходит динамическая рекристаллизация, благодаря которой образуются мелкие равноосные зёрна с лучшими механическими свойствами, чем у литого металла сварного шва после сварки плавлением. Вокруг ядра расположена термомеханически затронутая зона (TMAZ): материал в ней подвергся механической деформации, но не рекристаллизовался. Внешняя зона термического влияния (HAZ) претерпевает тепловые изменения без механической деформации. Она похожа на зону термического влияния при дуговой сварке, но значительно уже. Уэйн Томас из TWI Ltd в Кембридже, Великобритания, изобрёл FSW в 1991 году. По описанию TWI, процесс прошёл «один из самых коротких путей от изобретения до широкого промышленного применения»: аэрокосмическое производство начало использовать FSW всего через четыре года после подачи патентной заявки. Отсутствие жидкой фазы — главное металлургическое преимущество этого процесса: поскольку материал не плавится, физически не могут возникнуть дефекты затвердевания — пористость, горячие трещины, ликвационная неоднородность и шлаковые включения. Поэтому FSW стала ключевой технологией соединения алюминиевых сплавов серии 2xxx и серии 7xxx — высокопрочных сплавов, которые считают «несвариваемыми обычными дуговыми способами» из-за склонности к образованию трещин при затвердевании. См. также: Обзор промышленных способов сварки

Как работает процесс FSW: 4 ключевых параметра

Каждый проход FSW состоит из трёх последовательных этапов: погружение (вращающийся инструмент опускается, пока заплечик не коснётся поверхности свариваемого изделия), выдержка (кратковременное вращение обеспечивает тепловое равновесие в стыке) и перемещение (инструмент движется вдоль стыка с заданной скоростью, поддерживая усилие прижима). Сварной шов формируется сразу за движущимся заплечиком. Результат FSW определяется четырьмя параметрами:

• • Усилие прижима (kN): Вертикальное усилие, с которым заплечик вдавливает материал. Это самый важный и чаще всего недооценённый параметр: недостаточное усилие прижима приводит к образованию туннельного дефекта типа «червоточины», а чрезмерное — к гратообразованию и утонению свариваемого изделия.
  • Частота вращения (RPM): Определяет тепловложение. При повышении частоты вращения температура материала растёт. Для алюминия 6061-T6 толщиной 5mm типичный начальный диапазон составляет 400–1 000 RPM.
  • Скорость перемещения (mm/min): Определяет распределение тепла на единицу длины сварного шва. В рецензируемом сравнительном исследовании алюминия AA5083-H111 максимальная прочность на разрыв была достигнута при скорости перемещения 400 mm/min — это баланс между чрезмерным отжигом (при слишком низкой скорости) и образованием туннельных дефектов (при слишком высокой скорости).

• Угол наклона (градусы): Инструмент наклонён на 1–3° в сторону перемещения. Это направляет пластичный материал вниз и назад, в зону сварки, и обеспечивает полное уплотнение шва.

Какие материалы можно сваривать трением с перемешиванием?

Список материалов, которые можно соединять методом FSW, шире, чем ожидают многие инженеры, впервые знакомясь с процессом на примере алюминия. Алюминиевые сплавы всех коммерческих марок — основная область применения, но этот процесс подходит и для более широкого ряда материалов, в том числе тех, которые плохо поддаются сварке плавлением или вообще ей не поддаются.

Материал	Марка / тип	Свариваемость	Основные примечания
Алюминий (конструкционный)	1xxx, 3xxx, 5xxx, 6xxx	Отличная	Без присадки и газа; качество соединения выше, чем при дуговой сварке
Алюминий (аэрокосмический)	серия 2xxx, серия 7xxx	Отличная	Не свариваются плавлением — FSW является единственным подходящим способом
Сталь	Мягкая, HSLA, трубопроводная X65/X80/X100, AHSS	Хорошая (<8mm)	Требуется оснастка PCBN или MP159; при толщине более 12mm износ инструмента резко возрастает
Титан	Марки 1–4, Ti-6Al-4V	Хорошая	Требуется оснастка PCBN; применяется в аэрокосмических конструкциях
Медь	Технически чистая, медные сплавы	Хорошая	Теплоотводы, электрические проводники, клеммы аккумуляторов
Никелевые сплавы	Марки 200, 600, 625, 718	Умеренная	Подтверждена для специализированных применений (MegaStir)
Разнородные металлы	Al с Cu, Al со сталью	Возможно	Позволяет избежать образования хрупких интерметаллидов при сварке плавлением; конструкция стыка имеет решающее значение
Металломатричные композиты	Al-MMC, армированные SiC	Возможно	Процесс в твёрдом состоянии сохраняет распределение армирующего материала

Можно ли сваривать сталь трением с перемешиванием?

Да. Методом FSW сваривают углеродистую сталь, трубопроводные стали HSLA (X65, X80, X100), автомобильные стали AHSS и аустенитную нержавеющую сталь при условии правильного выбора оснастки. Возможность сварки определяется материалом инструмента: для алюминия применяют недорогую инструментальную сталь H13, а для стали требуются инструменты из PCBN (поликристаллического кубического нитрида бора) или суперсплава кобальта и никеля MP159 стоимостью $2 000–$5 000 за комплект наконечников. По данным TWI, при FSW стальных деталей толщиной более 12mm и сварных швов длиной в несколько метров сохраняются проблемы износа и разрушения инструмента. Для стали толщиной менее 8mm — автомобильных дверных панелей, элементов металлоконструкций и тонкостенных стыков трубопроводов — FSW уже применяется в промышленности и доказала коммерческую состоятельность. Самое распространённое заблуждение при выборе процесса — считать, что FSW подходит только для алюминия. Соединение разнородных материалов — Al с Cu для клемм аккумуляторов, Al со сталью для несущих конструкций и титана для аэрокосмических кронштейнов — относится к тем областям применения FSW, где сварка плавлением даёт неприемлемый результат: хрупкие интерметаллиды, пористость или испарение легирующих элементов. Практичной альтернативой становится FSW.

FSW и дуговая сварка: преимущества, ограничения и выбор процесса

Преимущества FSW перед дуговой сваркой объясняются качественным скачком в металлургических свойствах: процесс в твёрдом состоянии исключает дефекты затвердевания, которые приводят к расходам на обеспечение качества при сварке MIG, TIG и SAW. Причина — физика процесса, а не более точная настройка параметров. В рецензируемом сравнительном исследовании алюминия AA5083-H111 толщиной 5mm, опубликованном в 2023 году, установлено: твёрдость соединений FSW была на 46–50 % выше, чем у основного материала, тогда как у соединений TIG она была выше на 31–35 %, а MIG — на 24–29 %. Радиографический контроль не выявил внутренних дефектов в образцах FSW; в нескольких образцах TIG и MIG обнаружили несплавление (LOF), непровар (LOP) и пористость. Преимущества FSW перед дуговой сваркой:

• Не требуются присадочная проволока, защитный газ и флюс — прямые расходы на материалы исключены
• Зона термического влияния значительно уже, чем при дуговой сварке, — металл рядом со швом размягчается меньше
• Деформация сварных соединений на 30-50 % меньше — после сварки требуется меньше правки
• Нет ультрафиолетового излучения, пыли образуется мало — условия труда безопаснее
• Алюминий толщиной до 75mm можно сваривать за один проход — многопроходная сварка не требуется
• Нет пористости, горячих трещин и дефектов затвердевания — надёжность конструкции подтверждается механическими испытаниями

Ограничения FSW по сравнению с дуговой сваркой:

• В конце шва остаётся выходное отверстие — необходимо предусмотреть выводную планку или соответствующее конструктивное решение
• Капитальные затраты на оборудование FSW значительно выше (~$110 000 USD): производительные установки стоят $50 000-$200 000+, тогда как оборудование для дуговой сварки — $2 000-$10 000+
• Требуется значительно большее усилие зажима — проектирование сварочного приспособления обходится неожиданно дорого
• Из-за ограниченного доступа существенно ограничены варианты геометрии стыка — крупногабаритные изделия, которые нужно сваривать в разных положениях, сваривать этим способом нельзя

См. также: Руководство по сварке под флюсом Роботизированные посты для сварки MIG

Оборудование и оснастка для FSW: типы установок и характеристики

Выбор установки FSW зависит от четырёх факторов: требуемых размеров рабочей зоны, необходимого усилия прижима для данного стыка, необходимости управления по усилию или по положению для конкретного материала, а также объёма производства, который определяет требуемый уровень капитальных затрат.

Тип установки	Типичное применение	Допустимое усилие	Оптимальное применение
Головка FSW, интегрируемая в ЧПУ	Модернизация существующего обрабатывающего центра с ЧПУ	10–30 kN	Низкие начальные капитальные затраты; гибкое производство изделий из алюминия
Отдельная портальная установка FSW	Серийное производство плоских и изогнутых панелей	20–100 kN	Панели для аэрокосмической отрасли, рельсового транспорта и судостроения
Роботизированная FSW (6 осей)	Изогнутые поверхности, интеграция в сборочную линию	5–20 kN	Автомобилестроение, производство лотков для аккумуляторов электромобилей
Специализированная производственная установка FSW	Крупносерийные стационарные производственные линии	50–200 kN	Несущие панели для аэрокосмической отрасли; крупные алюминиевые плиты

Выбор оснастки по материалу: Инструментальная сталь H13 подходит для всех марок алюминиевых сплавов и обходится недорого. Один комплект инструмента H13 позволяет сварить 800–1 500 метров алюминиевого шва до замены — расходы на присадочную проволоку для каждого метра полностью исключаются. Для сварки стали и титана методом FSW требуется оснастка из PCBN (поликристаллического кубического нитрида бора). Суперсплав кобальта и никеля MP159 подходит для сварки стали при более низких температурах, когда хрупкость PCBN создаёт риск для конструкции. Диаметр заплечика инструмента — 25mm, 38mm или 50mm — выбирают с учётом толщины материала.

Сколько стоит установка для сварки трением с перемешиванием?

Стоимость установки FSW зависит от её типа и характеристик. Дешевле всего обойдётся головка FSW, интегрированная в существующий обрабатывающий центр с ЧПУ: менее €100 000 (~$110 000 USD). Цена автономных систем FSW базовой комплектации начинается от $50 000–$200 000; производительные портальные установки FSW с управлением по усилию и интеграцией робота стоят от $200 000 до более чем $1 million. На стоимость влияют размер рабочей зоны, усилие шпинделя (5–100 kN), автоматическая смена инструмента и управление по усилию или положению. Оснастка: примерная дополнительная стоимость комплекта инструментов H13 для проектов FSW по алюминию — $500-$2 000; дополнительная стоимость оснастки для сварки стали или титана методом FSW (наконечники PCBN): $$2 000 за комплект — $2 000 за полную установку FSW. Объём мирового рынка оборудования FSW составлял $262MM в 2024 году и, как ожидается, достигнет $460MM в 2034 году (среднегодовой темп роста ~ 6 %); единственные чётко определённые драйверы рынка — применение в производстве лотков для аккумуляторов электромобилей и аэрокосмических конструкций.

Где FSW приносит пользу: применение в разных отраслях

Отрасль	Применение	Материал	Основное преимущество
Аэрокосмическая отрасль	Топливные баки, панели фюзеляжа	Al 2xxx, 7xxx	Единственный подходящий способ соединения несвариваемых сплавов; баки для компонентов ракетного топлива SpaceX Falcon 9
Автомобилестроение	Кузовные детали до окраски, лотки для аккумуляторов электромобилей	Al 6xxx, AHSS	Снижение веса; исключение термообработки после сварки; отсутствие расходных присадочных материалов
Судостроение	Палубные панели, конструкции корпуса судна	Al 5xxx (AA5083)	Нет внутренних дефектов, характерных для MIG/TIG, — несплавления и пористости; малая деформация длинных швов
Железнодорожный транспорт	Экструдированные профили пассажирских вагонов	Al 6xxx	Эффективная сварка длинных швов; минимальная деформация экструдированных профилей
Аккумуляторы электромобилей	Корпуса и лотки для аккумуляторов	Al 6061-T6	Исключение термообработки после сварки; герметичные соединения; сохранение теплоотвода
Электроника	Жидкостные охлаждающие пластины, теплоотводы	Al, Cu	Герметичные соединения; отсутствие загрязнения флюсом; сохранение теплопроводности

Производитель металлоконструкций, готовивший в 2025 году предложение на изготовление корпусов аккумуляторов для автопроизводителя, перешёл с MIG на FSW для сборки алюминиевых панелей серии 6xxx. Метод FSW позволил исключить термообработку после сварки — процесс занимал 4 дня на партию и был нужен только для восстановления свойств металла в зоне сварки, ухудшенных из-за тепловложения при сварке плавлением. Поскольку FSW не перегревает зону термического влияния, отпускное состояние алюминия сохраняется в ходе процесса. Производитель сэкономил 4 производственных дня на партию без дополнительных капитальных затрат на оборудование для термообработки. По описанию TWI, FSW прошла «один из самых коротких путей от изобретения до широкого промышленного применения». SpaceX использует FSW для изготовления основных баков для компонентов ракетного топлива ракеты Falcon 9. Это изделие из алюминиевого сплава серии 2xxx, для которого сварка плавлением не была подходящим решением. См. также: Применение сварки в аэрокосмической отрасли Системы сварки металлоконструкций Решения Zhouxiang для судостроения с применением сварочных роботов

Качество сварных соединений FSW: прочность, дефекты и стандарты контроля

Насколько прочен сварной шов, выполненный методом FSW?

Прочность на разрыв соединений FSW из алюминиевых сплавов достигает 80–95 % прочности основного металла (UTS) без термообработки после сварки. Это значительно выше, чем у TIG и MIG на тех же высокопрочных сплавах: коэффициент прочности соединения обычно составляет 50–70 %. Для разнородных соединений 7075-T6 и 6061-T6 эффективность соединения FSW без обработки достигает 67 % (207 MPa); после обработки растворным отжигом и старением показатель увеличивается до 94 % (290 MPa). Механические свойства сварных соединений FSW из стали отличаются от свойств основного материала не более чем на 5–10 %.

«Мелкозернистая микроструктура FSW в твёрдом состоянии — зёрна в ядре шва, образовавшиеся в результате динамической рекристаллизации, — стабильно превосходит крупнозернистую литую структуру металла после сварки плавлением, особенно по усталостной прочности и вязкости разрушения. Для высокопрочных алюминиевых сплавов это не небольшое улучшение, а фундаментальное металлургическое преимущество, которого невозможно добиться одной лишь оптимизацией параметров дуговой сварки».

— Гленн Грант, материаловед, Pacific Northwest National Laboratory (PNNL)

Применимые стандарты контроля:

Стандарт	Область применения	Редакция
AWS D17.3/D17.3M	Сварка трением с перемешиванием алюминиевых сплавов для аэрокосмической отрасли	2021 (3-я редакция)
ISO 25239	Сварка трением с перемешиванием — алюминий (общее промышленное применение)	2020

Распространённые дефекты FSW и их причины:

• Туннельный дефект («червоточина»): Самый распространённый дефект FSW. Причина — недостаточное тепловложение: слишком высокая скорость перемещения, слишком низкая частота вращения или слишком малое усилие прижима. Материал не растекается полностью, чтобы заполнить зону сварки. С поверхности дефект не виден; его выявляют ультразвуковым (UT) или радиографическим контролем.
• Непровар по плоскости контакта: Из-за недостаточного погружения инструмента остаётся плоскость соединения, которая проходит визуальный контроль, но раскрывается при циклической нагрузке. Это самый опасный тип дефекта FSW: его не выявить ни визуальным контролем, ни стандартным радиографическим контролем (RT). Для надёжного обнаружения необходим ультразвуковой контроль с фазированной решёткой (PAUT).
• Грат: Избыток материала, выдавленный на поверхность сварного шва. Причина — чрезмерное усилие прижима или слишком высокая частота вращения. Дефект выявляют визуально. Обычно он не влияет существенно на прочность конструкции, но указывает на отклонение параметров, которое необходимо устранить.

См. также: Методы испытания сварных соединений · Руководство по контролю сварных соединений · Технологическая инструкция сварки (WPS)

Анализ затрат на FSW: инвестиции, ROI и критерии принятия решения

Обосновать инвестиции в FSW нельзя простым сравнением цен на установки. Нужно рассчитать совокупную стоимость владения (TCO) по трём статьям: исключённые расходные материалы, прирост производительности и предотвращённые затраты на качество. Прямая экономия при сварке алюминия методом FSW по сравнению с дуговой сваркой:

• Исключение присадочной проволоки: $0,50–$2,00 на метр шва (материал и накладные расходы на оборудование)
• Исключение защитного газа: $0,10–$0,30 на метр
• Исключение термообработки после сварки (серии 6xxx/7xxx): $50–$500 на производственную партию
• Объём правки после сварки сокращается на 30–50 % — экономия на оснастке и отделочных работах
• Срок службы инструмента: 800–1 500 метров на комплект H13 для алюминия — предсказуемые затраты на оснастку, которые можно включить в график

Пример расчёта окупаемости: цех заготовительного производства сваривает 200 000 метров алюминия в год и экономит $15 на каждом метре на присадке и газе, что даёт $3M годовой экономии только за счёт исключения расходных материалов. При стоимости системы FSW $400 000 безубыточность наступает примерно после 27 000 метров — менее чем через 6 месяцев при полной загрузке производства с учётом пусконаладочных работ и отработки параметров. См. также: Расчёт ROI роботизированной сварки Структура стоимости сварочного робота

Роботизированная FSW в 2025 году: прорыв в автоматизации

Главным препятствием для внедрения СТП на сборочных линиях всегда была оснастка. Традиционные установки для СТП создают вертикальное усилие до 5 000 lb (22 kN), поэтому для каждой конфигурации соединения требуются специальные зажимные приспособления. Изготовление оснастки для одной геометрии соединения обходится в $50 000–$200,000. Поэтому СТП экономически оправдана только при серийном выпуске специализированной продукции на закреплённых производственных линиях, но не при гибкой сборке автомобилей с разными типами соединений. 17 сентября 2025 Pacific Northwest National Laboratory опубликовала результаты, которые меняют этот расчёт. Инженеры PNNL Mitch Blocher и Piyush Upadhyay, работавшие в рамках программы Vehicle Technologies Office Министерства энергетики США, продемонстрировали роботизированную систему СТП с самофиксацией: вращающийся инструмент для СТП и миниатюрная опорная пластина устанавливаются на одном манипуляторе робота, образуя замкнутый контур сил. Манипулятор самостоятельно воспринимает реактивную нагрузку — внешнее приспособление не требуется. Проблема фиксации детали решена. Для производства это означает следующее:

• Гибкие сборочные линии могут работать с разными типами соединений без затрат на переналадку оснастки.
• Роботизированная СТП теперь применима на криволинейных поверхностях — например, на рейлингах крыши, фланцах корпусов аккумуляторных батарей электромобилей и конструкционных профилях — без специальной оснастки.
• Стоимость оснастки для новых типов соединений снижается с $50 000–$200 000 почти до нуля.
• Роботизированные комплексы СТП с 4 манипуляторами становятся экономически целесообразными для крупносерийного производства кузовов автомобилей до окраски.

Применение в производстве кузовов автомобилей до окраски вполне конкретно: четыре роботизированных манипулятора для СТП сваривают алюминиевые панели пола и элементы каркаса вместо стальных конструкций, соединённых точечной сваркой. Это снижает массу на 40 %, исключает расход присадочной проволоки и защитного газа, а управление полностью автоматизировано и учитывает усилие. Благодаря разработке PNNL такая технология становится применимой на производственных линиях со смешанным ассортиментом, где типы соединений меняются каждый день. Помимо самой СТП, аддитивное наращивание трением с перемешиванием (FSD) расширяет область применения этого семейства процессов: тот же вращающийся инструмент наносит материал для ремонта и изготовления деталей, близких к конечной форме, вместо соединения двух уже готовых заготовок. Инженерные команды, уже освоившие подбор параметров СТП, могут перенести этот опыт на эксплуатацию систем FSD, затратив сравнительно мало времени на обучение. Объём рынка оборудования для СТП, составивший $262 million в 2024, по прогнозам, достигнет $460 million к 2034 при среднегодовом темпе роста около 6 % — главным образом благодаря производству аккумуляторов для электромобилей и интеграции конструкций в авиационно-космической отрасли. С мая по октябрь 2025 поисковый спрос на «станок для сварки трением с перемешиванием» вырос на 56 % — это подтверждённый коммерческий сигнал ускорения закупочной активности в преддверии роста рынка. Интеллектуальные сварочные системы Zhouxiang включают портальные и роботизированные конфигурации, совместимые с интеграцией СТП с управлением по усилию. Исследование PNNL подтверждает, что такая архитектура с обратной связью по усилию открывает путь к применению СТП в промышленном масштабе. См. также: Руководство по технологиям роботизированной сварки · Руководство покупателя по автоматизированным сварочным системам

Часто задаваемые вопросы о сварке трением с перемешиванием

Насколько прочен шов, выполненный сваркой трением с перемешиванием?

Прочность соединений, выполненных СТП в алюминиевых сплавах, составляет 80–95 % от временного сопротивления разрыву основного металла — это значительно выше результатов TIG- и MIG-сварки тех же высокопрочных сплавов. Для алюминиевых сплавов серий 2xxx и 7xxx СТП часто остаётся единственным подходящим способом сварки: при сварке плавлением в этих сплавах возникают кристаллизационные трещины, поэтому сравнивать прочность бессмысленно. Если дуговая сварка вообще не позволяет получить качественное соединение, эффективность СТП не является главным критерием — важна сама возможность выполнить сварку.

Дорого ли обходится сварка трением с перемешиванием?

Капитальные затраты на оборудование выше, чем на оборудование для дуговой сварки ($50 000–$200 000+ против $2 000–$10 000). Однако при сварке алюминия СТП исключает расход присадочной проволоки и защитного газа, а также последующую термообработку. При годовом объёме сварки алюминия свыше 20 000–50 000 метров экономия на расходных материалах обычно обеспечивает окупаемость СТП за 6–24 месяцев — ещё до учёта улучшения качества и сокращения доработок.

Можно ли применять СТП для сварки стали?

Да. СТП применяют для сварки углеродистой стали, трубных сталей класса HSLA марок X65/X80/X100 и аустенитной нержавеющей стали, используя инструмент из PCBN или MP159. Применение для деталей толщиной менее 8mm подтверждено в промышленности. При толщине свыше 12mm износ инструмента резко возрастает. При расчёте совокупной стоимости владения для любого проекта СТП стали необходимо учитывать стоимость наконечника PCBN ($2 000–$5 000 за штуку).

Чем сварка трением отличается от сварки трением с перемешиванием?

При обычной сварке трением с инерционным или непрерывным приводом одну заготовку вращают относительно другой, одновременно прикладывая осевое сжимающее усилие. Перемещаемый инструмент не используется, а сам процесс подходит только для цилиндрических соединений и соединений с осевой симметрией. При СТП вращающийся инструмент перемещается вдоль прямого или криволинейного стыка на листах, плитах или профилях. Этот способ позволяет выполнять стыковые, нахлёсточные, тавровые и угловые соединения, недоступные для обычной сварки трением.

В каких отраслях чаще всего применяют сварку трением с перемешиванием?

Наибольших успехов в масштабах применения СТП достигла авиационно-космическая отрасль. С середины 1990-х годов её используют, например, для изготовления топливных баков и панелей фюзеляжа из алюминиевых сплавов, которые нельзя сваривать другими способами. Быстрее всего растёт применение в автомобилестроении, в частности при изготовлении лотков для аккумуляторных батарей электромобилей и в программах снижения массы кузова до окраски. В судостроении СТП используют для сборки алюминиевых корпусов и палубных панелей. В железнодорожной отрасли СТП применяют при изготовлении профилей для пассажирских вагонов. Наконец, в электронной промышленности этот способ используют для изготовления герметичных охлаждаемых плит из меди и алюминия.

Какие дефекты СТП встречаются чаще всего и на что обращать внимание?

Чаще всего встречается туннельный дефект (червоточина). Он возникает из-за недостаточного тепловложения, когда скорость перемещения слишком высока, частота вращения слишком низкая или усилие прижима недостаточно. Наибольшую опасность для прочности представляет несплавление по границе соединения: на поверхности оно незаметно, но раскрывается при циклической нагрузке. Для надёжного выявления требуется ультразвуковой контроль методом фазированных решёток (PAUT). Грат на поверхности шва указывает на чрезмерное усилие прижима или слишком высокую частоту вращения. Это требует корректировки параметров, но само по себе не означает потери прочности конструкции.

Можно ли полностью автоматизировать сварку трением с перемешиванием?

Да. В сентябре 2025 PNNL представила разработку: роботизированная система СТП с 4 манипуляторами и самофиксацией, которой не нужна внешняя оснастка. Это устраняет ключевое препятствие для внедрения технологии на гибких сборочных линиях. Системы роботизированной СТП с управлением по усилию уже доступны для автомобильного и авиационно-космического производства. Рост числа поисковых запросов о станках для СТП на 56 % год к году подтверждает ускорение закупок.

Основные источники

1. TWI Ltd – «Что такое сварка трением с перемешиванием?» и часто задаваемые вопросы об уровнях квалификации СТП (twi-global.com)
2. Pacific Northwest National Laboratory — «Прорыв может вывести сварку трением с перемешиванием на сборочные линии» (pnnl.gov, 17 сентября 2025)
3. PNNL — исследовательская программа по сварке трением с перемешиванием (pnnl.gov/friction-stir)
4. AWS D17.3/ D17.3M:2021 — Требования к сварке трением с перемешиванием алюминиевых сплавов для авиационно-космической отрасли, третье издание (pubs.aws.org)
5. ISO 25239:2020 — Сварка трением с перемешиванием — алюминий (общие положения)
6. Habba et al. (2023) — Сравнительное исследование сварки AA5083-H111 методами СТП, MIG и TIG: оценка сварных соединений и экономической эффективности — PMC10385343 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)
7. ScienceDirect — Влияние трёх различных видов послесварочной термообработки на микроструктуру и механические свойства соединения 7075/6061, выполненного СТП (2025 doi: 10.1016/j.jmapro.2025…)