作为摩擦焊接领域的一项重要分支，摩擦叠焊焊接是一种新型的修复连接技术。该技术自上世纪90年代初首次被英国焊接研究所提出以来，已经开始受到各国学者的关注。摩擦叠焊技术具有焊接质量高、不增加重量、无污染以及施工条件低等优点，可以有效地应用在裂纹的修复上。作为摩擦叠焊的基本成形单元,摩擦液柱成形过程中的质量直接影响到摩擦叠焊焊接的效果，因此对于摩擦液柱成形的研究尤为重要。本论文针对摩擦液柱成形过程，设计了进行摩擦液柱成形实验的焊接装置，该焊接装置主要包含三个部分：机械结构部分、变频控制模块和数据采集系统。该装置能够为焊接实验提供焊接旋转速度和焊接进给速度，同时在实验过程中采集和记录相关的数据。依据摩擦液柱成形初始阶段的焊接原理，建立了针对7075-T6超硬铝合金的初始阶段数学模型并对其进行了温度场的数值模拟，模拟结果表明：适当提高焊接进给速度或者焊接旋转速度有利于提高成形过程中焊接温度的上升速率，减少初始阶段的缺陷，提升焊接质量。同时建立了摩擦液柱成形稳定焊接阶段的流场分析模型，分析了进给速度、旋转速度以及孔棒间隙值对流场模型的影响，仿真结果表明：适当提高进给速度可以增加模型底部的压力值，但超过一定数值时，进给速度对模型底部压力值的影响比较小；提高旋转速度能够有效增加模型压力值；流场的流动速度很大程度上由旋转速度来决定；焊接棒与焊孔之间的间隙值偏大时，会造成模型的压力值偏低。采用自行研制的焊接装置对7075-T6超硬铝合金进行了摩擦液柱成形的实验，分析了焊接旋转速度、焊接进给速度以及孔棒间隙值等工艺参数对实验结果的影响，实验结果表明：提高焊接旋转速度和焊接进给速度有利于提高焊接成形的质量，减少焊接缺陷；孔棒间隙值过大容易出现焊孔底部未焊透的情况；在合理的工艺参数条件下，焊接区域的晶粒非常细小，焊接区域的硬度值可以达到母材的90%左右；并且根据上述的实验数据在一定程度上验证了仿真结果。