九种摩擦焊原理、优缺点、应用范围与焊接过程分析.doc

文件编号：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 版号：＿＿＿＿＿＿＿＿生效日期：＿＿＿＿＿＿＿＿ 编制人：＿＿＿＿＿＿＿＿日期：＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 审核人：＿＿＿＿＿＿＿＿日期：＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 批准人：＿＿＿＿＿＿＿＿日期：＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 受控印章：＿＿＿＿＿＿＿分发号：＿＿＿＿＿＿＿＿ - 1 - / 9 目录 （一）、九种摩擦焊接类型原理及特点： 3 1、惯性摩擦焊接： 3 2、直接驱动摩擦焊接： 3 3、线性摩擦焊接： 3 4、搅拌摩擦焊： 4 5、轨道摩擦焊接： 4 6、连续驱动摩擦焊： 4 7、相位摩擦焊： 5 8、径向摩擦焊： 5 9、搅拌摩擦焊： 6 （二）、摩擦焊的特点： 6 （三）、摩擦焊接头形式： 8 （四）、适用范围： 8 （五）、摩擦焊焊接过程分析： 8 - 2 - / 9 （一）、九种摩擦焊接类型原理及特点： 1、惯性摩擦焊接： ⑴、惯性摩擦焊接具有固定在卡盘和主轴上的不同尺寸 的飞轮。 ⑵、电机连接到主轴以旋转零件。 ⑶、在焊接循环开始时，电机连接到主轴，并将零件旋转 到所需的转速。 ⑷、一旦达到所需的速度，就将电机从主轴上断开。 ⑸、根据零件，主轴，卡盘和飞轮的重量，自由旋转部件 会产生旋转惯性。 ⑹、将进行如上所述的摩擦焊接过程，利用旋转惯性将零 件放在一起时产生摩擦热。 2、直接驱动摩擦焊接： ⑴、在此过程中，主轴驱动电机永久固定在主轴上。 ⑵、当两个部件放在一起时，电动机继续驱动旋转部件， 从而产生摩擦热。 ⑶、根据定义的程序，随着焊接过程的进行，主轴会持续 减速，从而将主轴停在预定位置。 ⑷、当希望在焊接部件之间有特定的方向时，这种类型的 摩擦焊接是有益的。 3、线性摩擦焊接： ⑴、这个过程类似于惯性摩擦焊接。但是，移动的卡盘不 3 / 9 会旋转。相反，它以横向运动振荡。 ⑵、在整个过程中，两个工件均保持在压力下。 ⑶、与惯性焊接相比，该过程要求工件具有高剪切强度并 涉及更复杂的机械。 ⑷、这种方法的一个好处是它可以连接任何形状的零件 （而不仅仅是圆形界面）。 4、搅拌摩擦焊： ⑴、搅拌摩擦焊是一种固态连接过程，使用一种非消耗性的工具来连接两个相对的工件。 ⑵、旋转刀具和工件材料之间的摩擦会产生热量，这会导致界面处的区域变软。 ⑶、沿接合线移动工具时，它会将两种金属的软化材料机械混合，并通过工具施加的机械压力锻造焊接界面。 ⑷、搅拌摩擦焊用于现代造船，火车和航空航天应用。 5、轨道摩擦焊接： ⑴、轨道摩擦焊接类似于旋转摩擦焊接，但是两个焊接零件都沿相同的方向和相同的速度旋转，但是它们的轴偏移了最多 1/8 英寸。 ⑵、随着焊接周期的完成和转速的降低，零件又返回同一轴线，并且在材料重新凝固的同时保持了锻造压力。 6、连续驱动摩擦焊： ⑴、最普通的摩擦焊方法；焊接两个圆形横断面工件时， 4 / 9 首先使工件以中心线为轴高速旋转，然后将另一工件向旋转工 件施加轴向压力，开始摩擦加热。 ⑵、达到给定的摩擦焊时间或规定的摩擦变形量，即接头 加热到焊接温度时，立即停止工件的转动，同时施加更大的轴 向压力，进行顶锻焊接。通常，全部焊接过程只要几秒钟。 7、相位摩擦焊： ⑴、相位摩擦焊主要用于相对位置有要求的工件，如六方 钢、八方钢、汽车操纵杆等，要求工件焊后棱边对齐、方向对 正或相位满足要求。 ⑵、在实际应用中，主要有机械同步相位摩擦焊、插销配 合摩擦焊和同步驱动摩擦焊。 8、径向摩擦焊： ⑴、在石油与天然气输送管道连接方面，径向摩擦焊接具有广阔的应用前景。 ⑵、对开有坡口的管子紧紧地压接在一起，内部有个可膨胀的垫圈，起对中及平衡焊接时径向压力的作用。 ⑶、管子接头处套上一个带有斜面的圆环。 ⑷、焊接时，圆环在径向力及扭矩作用下高速旋转，摩擦界面上产生的摩擦热把接头区域加热到焊接温度。 ⑸、在径向力与高温作用下，利用圆环将两侧管子焊接在 一起。 ⑹、适用于长管的现场焊接，可用于陆地和海上管道铺 5 / 9 设、水下修复和连接。 9、搅拌摩擦焊： ⑴、采用特型搅拌头在待焊工件间旋转、摩擦生热，并挤 压以形成焊缝。 ⑵、采用搅拌摩擦焊取代传统的氩弧焊，不仅能完成材料 的对接、搭接、铝锂合金的焊接，大大提高了焊接接头的力学 性能，并且排除了熔焊缺陷产生的可能性。 （二）、摩擦焊的特点： ⑴、在摩擦过程中，焊件接触表面的氧化膜与杂质被清除，因此接头组织致密，不易产生气孔，夹渣等缺陷，接头质量好而且稳定。 ⑵、可焊接的金属范围较广，可以焊两金属相同的焊件，也可以焊两金属不同的焊件。 ⑶、焊接操作简单，不需填充焊接材料，容易，实现自动控制，生产率高。 ⑷、设备简单（可用车床改装）、电能消耗少（只有闪光对焊的 1/15～1/10）。但要求刹车及加压装置的控制灵敏。 ⑸、焊接接头的质量高而且稳定： ①、基本上能达到 10