Water cooled friction stir welding tool

Authors

  • Vladimir N. Statsenko Far Eastern Federal University
  • Konstantin V. Bernavsky Far Eastern Federal University

DOI:

https://doi.org/10.24866/2227-6858/2025-2/75-83

Keywords:

friction stir welding, tool, cooling, shoulder temperature, thermal power, shoulder thickness, water consumption

Abstract

The friction stir welding tool is fixed in the chuck of a specialized machine. After the tool rotation is switched on and the welding process begins, cooling water is supplied to the tool working blades through the inlet pipe, which, when the tool rotates, similarly to the action of a centrifugal pump, under the action of centrifugal forces, pump water into the spiral channel and then into the outlet pipe. In this case, the water cools the blades and the inner part of the shoulder. Calculation studies show that with an increase in the required decrease in the temperature of the shoulder working surface, the thermal power transferred to the cooling water increases, with a decrease in the shoulder thickness this increase is more significant. With the required temperature decrease by 200°C with a shoulder thickness of δ = 20 mm, the water consumption should be 0,25 g/s, with a thickness of δ = 5 mm this consumption increases to 0,6 g/s. With the required temperature reduction by 400°С at a shoulder thickness of δ = 20 mm, the water consumption increases proportionally to 0,75 g/s, at a thickness of δ = 5 mm, this consumption increases to 1,7 g/s.

Author Biographies

  • Vladimir N. Statsenko, Far Eastern Federal University

    Doctor of Technical Sciences, Professor

  • Konstantin V. Bernavsky, Far Eastern Federal University

    Postgraduate Student

References

1. Thomas W.M., Nicholas E.D., Needham J.C., Murch M.G., Temple-Smith P., Dawes C.J. Friction stirs butt welding. GB Patent № 9125978.8. International patent application PCT/GB92/02203. 1991.

2. Штpикман М.М. Состояние и развитие процесса сварки трением линейных соединений // Сварочное производство. 2007. № 10. C. 25–32.

3. Штрикман М.М. Инструмент для фрикционной сварки перемешиванием // Патент на изобретение № RU 2517653, заявка № 2012155481/02, приоритет от 20.12.2012, дата регистрации 27.05.2014 г.

4. Албагачиев А.Ю., Прохорович В.Е., Михеев А.В., Абубакиров А.В. Самоохлаждающийся инструмент для сварки трением с перемешиванием расплава свариваемых деталей // Патент на изобретение № RU 216182, заявка № 2022126473, приоритет от 11.12.2017, дата регистрации 20.01.2023 г.

5. Circulating water cooling stirring friction welding device // Патент на изобретение № 201711307038.3, Китай, заявка № 108015406, приоритет от 11.12.2017, дата регистрации 11.05.2018 г.

6. Стаценко В.Н. Тепловые процессы при сварке трением с перемешиванием: монография. Владивосток: Изд-во Дальневост. федерал. ун-та, 2021. 120 с. DOI: https://doi.org/10.24866/7444-5191-2

7. Степыгин В.И., Фурсов В.М. К расчёту теплоотдачи от вращающихся дисковых поверхностей // Известия вузов. Пищевая технология. 1990. № 4. С. 10–11.

8. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. Учебник для вузов. Москва: Энергия, 1975. 488 с.

Downloads

Published

2025-06-30

Issue

Section

Technology and Organization of Shipbuilding and Ship Repair

How to Cite

1.
Water cooled friction stir welding tool. Вестник Инженерной школы ДВФУ [Internet]. 2025 Jun. 30 [cited 2025 Jul. 1];2(2(63):75-83. Available from: https://journals.dvfu.ru/vis/article/view/1785