近幾年電動車的發展快速，使摩擦攪拌焊接的技術開始廣為流傳，這項技術被應用在航太、汽車、機械等領域中，而這之中最不希望發生的就是焊接不全與內應力的問題，摩擦攪拌的參數與攪拌力是非常重要的因素之一，我們要如何獲得最合適的數值，並維持良好的品質呢？
摩擦攪拌焊接（Friction stir welding, FSW）為一種接合製程技術，最初是由英國焊接研究所於1991年發明，有別於傳統焊接方式，此方法可形成無缺陷的高接合品質，並獲得良好的機械性質。
FSW的焊接是由一個圓柱體或其他形狀（帶螺旋圓柱體）的攪拌針伸入工件的接合處，透過焊頭的高速旋轉與焊接材料摩擦，使連結部位的材料溫度升高而軟化，並同時將材料進行攪拌摩擦完成焊接，這項技術特別適合使用在接合低熔點的有色金屬與混合連接，像是鋁、鎂、銅、鈦或鋼等較難焊接的材料也能相互接合。
摩擦攪拌焊接的技術最初是由英國焊接研究所（The Welding Institute, 簡稱TWI），於1991年發明並於次年在英國申請專利，也陸續在世界各國申請，此技術主要是廣泛應用在鋁合金、鎂合金等輕金屬結構的領域，後來也在高熔點的材料領域中獲得發展。
摩擦攪拌焊接可以進行多種接頭形式與不同焊接位置的連線，第一個摩擦攪拌焊接的商業設備由挪威建立，可焊接厚3-15mm且尺寸為6*16的AI船板；而美國波音公司也引進了此種技術，用於焊接火箭的零件。
摩擦攪拌焊接其實被應用在許多產業上，像是汽車、航空工業與電子工業等，近幾年電動車的蓬勃發展，才越來越多人知道，以下統整幾個FSW的應用：
1. 飛機機身骨架接合與製造：過去機身以傳統鉚釘打入的方式進行接合，而摩擦攪拌焊接可將之取代以減少機體零件件數，不僅大量減少因鉚釘而增加的機體重量，也提升製造的效率，甚至有更優越的接合效果。
2. 交通產業：摩擦攪拌焊接在汽車、鐵路工業、造船業與陸上運輸產業中嶄露頭角，以汽車業來說車體結構在使用FSW後可減少車體骨架的零組件數，且能透過接合不同物質讓車輛輕量化，以符合降低碳排放的目標。
3. 建築產業：可用於建築物的外觀壁板接合與窗戶骨的接合，甚至管路或造橋都可以運用到FSＷ。
4. 電動車：電動車內的電池模組需要受到良好的保護，需要透過鋁板材做為電池殼於底盤進行相接的焊接。
透過智慧刀把與摩擦焊接攪拌棒的結合，可以感測出攪拌下非常巨大的側向力，內應力最相關的軸向力、扭力穩定性與溫度曲線的平衡，從這幾樣的指標中可以很快地獲得摩擦攪拌的最佳參數，並適應每一種材質、板厚與形體。
右圖有兩組參數，vf1000在溫度與扭力的數值監控下非常穩定，但軸向力的不穩定性可能會引發焊接點應力不均的問題，而vf800雖然溫度稍高，加工時間也較長，但軸向穩定性最佳，可滿足航太桶型工件與電動車底盤所需的應力要求。
溫度
軸向力
扭力
智慧刀把可以快速檢測摩擦攪拌側向力的剛性狀態，下圖四個參數我們可看出力量越大的參數，在極座標圖上會越偏離中心點，這意味著整體機床加工剛性的位移變化，這個位移變化可能會導致主軸軸承壽命減短、溫升飆高、精度喪失，最終使焊接點的應力不均。這項實驗可以非常快速了解整體機床能夠負載的參數，也能馬上評估出可以焊接的鋁板材編號與厚度，達到整體FSW的品質監控。
雖然摩擦攪拌焊接為產業帶來很多好處，但也還是有一些缺陷存在，像是焊接區域有一定的侷限，且在受到極端壓力或溫度條件下，接合的部分可能會有裂縫或磨損發生，影響焊接結果，然而不論是哪一種加工件的焊接，都不希望有焊接不全與內應力的問題產生，因此控制摩擦攪拌的參數與攪拌力是至關的要件，若能掌握這些要件，並不斷完善性能，後續將能滿足更多工業製造的需求。
主圖photo by grenzebach
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