备案信息

备案号：4881-19992100433B

压力焊摩擦焊原理

摩擦焊是利用两焊件接触面产生的摩擦热为热源，将焊件接触处局部加热至塑性状态，然后迅速停止运动，并施以顶锻的轴向力，从而把两焊件牢固地连接在一起，见图9。摩擦焊所用的摩擦焊机包括驱动系统（惯性摩擦焊机还包括飞轮）和加压装置。全自动焊机还有上、下料装置、去飞边装置和参数自动监控系统。

压力焊摩擦焊分类

摩擦焊可分为连续驱动摩擦焊和惯性摩擦焊两种。

连续驱动摩擦焊：由电动机带动一个工件旋转，同时把另一工件压向旋转工件，使其接触面相互摩擦产生热量和一定塑性变形，然后停止旋转，同时施加顶锻压力完成焊接（图10）。焊接质量与转速、摩擦时间、摩擦压力、顶锻压力和工件顶锻变形量有关。

惯性摩擦焊：由电动机驱动飞轮达到要求的转速，然后把一个工件压向夹持在飞轮轴上的转动工件，工件间的摩擦阻力使飞轮减速，并将飞轮的动能转换成焊接所需的热能（图11）。焊接质量与飞轮惯性矩、转速和顶锻力有关。

压力焊特点与应用

摩擦焊的接头组织致密，接头杂质、氧化皮被挤出，不易产生气孔、夹渣，尺寸精确，生产率高，劳动条件好且设备简单，焊接金属广泛，尤其是可焊接性能差别大的异种金属。

摩擦焊技术的主要优点归结为如下几个方面。

1.接头质量好且稳定。焊接过程由机器控制，参数设定后容易监控，重复性好，不依赖于操作人员的技术水平和工作态度。焊接过程不发生熔化，属固相热压焊，接头为缎造组织，因此焊缝不会出现气孔、偏析和夹杂、裂纹等铸造组织的结晶缺陷，焊接接头强度远大于熔焊、钎焊的强度，达到甚至超过母材的强度。

2.效率高。对焊件准备通常要求不高，焊接设备容易自动化，可在流水线上生产，每件焊接时间以秒计，一般只需零点几秒至几十秒，是其他焊接方法如熔焊、钎焊不能相比的。

3.节能、节材、低耗。所需功率仅及传统焊接工艺的1/5～1/15，不需焊条、焊剂、钎料、保护气体，不需填加金属，也不需消耗电极。

4.焊接性好。特别适合异种材料的焊接，与其他焊接方法相比，摩擦焊有得天独厚的优势，如钢和紫铜、钢和铝、钢和黄铜等等。

5.环保，无污染。焊接过程不产生烟尘或有害气体，不产生飞溅，没有弧光和火花，没有放射线。

由于以上这些优点，摩擦焊技术被誉为未来的绿色焊接技术，在生产中应用较广，可用于锅炉制造中的各种管予、管子和法兰的焊接，建筑工业的钢筋焊接，也可用于铜铝导线的对接以及刀具的制造等。不适于焊接非圆截面工件、盘状及薄壁管件，焊机一次性投资较大。

简介

摩擦焊可分为连续驱动摩擦焊和惯性摩擦焊两种。①连续驱动摩擦焊﹕由电动机带动一个工件旋转﹐同时把另一工件压向旋转工件﹐使其接触面相互摩擦产生热量和一定塑性变形﹐然后停止旋转﹐同时施加顶锻压力完成焊接(图1 连续驱动摩擦焊 )。焊接质量与转速﹑摩擦时间﹑摩擦压力﹑顶锻压力和工件顶锻变形量有关。②惯性摩擦焊﹕由电动机驱动飞轮达到要求的转速﹐然后把一个工件压向夹持在飞轮轴上的转动工件﹐工件间的摩擦阻力使飞轮减速﹐并将飞轮的动能转换成焊接所需的热能(图2 惯性摩擦焊 )。焊接质量与飞轮惯性矩﹑转速和顶锻力有关。摩擦焊所用的摩擦焊机包括驱动系统(惯性摩擦焊机还包括飞轮)和加压装置。全自动焊机还有上﹑下料装置﹑去飞边装置和参数自动监控系统。摩擦焊适合於焊接杆件和管件﹐工艺简单﹑质量好﹐劳动条件好﹐生产率高﹐耗电量少﹐易於机械化和自动化。摩擦焊在工厂生产线上广泛用於发动机燃烧室﹑排气阀﹑轴﹑轴套﹑杆件﹑管子与法兰﹑石油钻杆和钻芯的连接和变截面杆件的连接。接头焊后不会产生金属间化合物。摩擦焊也常用於异种金属焊接﹐如铝与铜﹑钢﹑镍﹑镁合金﹔铜与钢﹑银等。摩擦焊在铝-铜导线过渡接头的焊接方面应用尤广。惯性摩擦焊也可焊接直径为 100毫米的棒材或截面积为60厘米2的管件。

搅拌摩擦焊方法与常规摩擦焊一样。搅拌摩擦焊也是利用摩擦热与塑性变形热作为焊接热源。不同之处在于搅拌摩擦焊焊接过程是由一个圆柱体或其他形状（如带螺纹圆柱体）的搅拌针(welding pin)伸入工件的接缝处，通过焊头的高速旋转，使其与焊接工件材料摩擦，从而使连接部位的材料温度升高软化。同时对材料进行搅拌摩擦来完成焊接的。焊接过程如图《搅拌摩擦焊示意图》所示。在焊接过程中工件要刚性固定在背垫上，焊头边高速旋转，边沿工件的接缝与工件相对移动。焊头的突出段伸进材料内部进行摩擦和搅拌，焊头的肩部与工件表面摩擦生热，并用于防止塑性状态材料的溢出，同时可以起到清除表面氧化膜的作用。

在焊接过程中，搅拌针在旋转的同时伸入工件的接缝中，旋转搅拌头（主要是轴肩）与工件之间的摩擦热，使焊头前面的材料发生强烈塑性变形，然后随着焊头的移动，高度塑性变形的材料逐渐沉积在搅拌头的背后，从而形成搅拌摩擦焊焊缝。搅拌摩擦焊对设备的要求并不高，最基本的要求是焊头的旋转运动和工件的相对运动，即使一台铣床也可简单地达到小型平板对接焊的要求。但焊接设备及夹具的刚性是极端重要的。搅拌头一般采用工具钢制成，焊头的长度一般比要求焊接的深度稍短。应该指出，搅拌摩擦焊缝结束时在终端留下个匙孔。通常这个匙孔可以切除掉，也可以用其它焊接方法封焊住。针对匙孔问题，已有伸缩式搅拌头研发成功，焊后不会留下焊接匙孔。

关于在搅拌摩擦过程中界面原子的运动仍处于研究阶段。