1、特種焊接技術(shù)第四單元4.1 摩擦焊概述o摩擦焊摩擦焊（friction welding，F(xiàn)RW）是利用焊件接觸端面相對(duì)運(yùn)動(dòng)中相互摩擦所產(chǎn)生的熱，使端面達(dá)到熱塑性狀態(tài)，然后迅速頂鍛，完成焊接的一種固相焊接方法。 4.1.1 摩擦焊的基本原理4.1.2 摩擦焊的分類及特點(diǎn)o一、摩擦焊的分類一、摩擦焊的分類 o二、常規(guī)摩擦焊方法二、常規(guī)摩擦焊方法o三、摩擦焊的特點(diǎn)三、摩擦焊的特點(diǎn) 一、摩擦焊的分類一、摩擦焊的分類o摩擦焊方法的種類很多，其分類方法通常有兩種:o一是根據(jù)焊件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式分類；o二是按焊接過程的工藝特點(diǎn)分類 1按焊件相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式進(jìn)行分類按焊件相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式進(jìn)行分類 o1）焊件繞軸旋轉(zhuǎn)：連

2、續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊、慣性摩擦焊、混合型旋轉(zhuǎn)摩擦焊、相位控制摩擦焊等；o2）焊件不運(yùn)動(dòng)：徑向摩擦焊、攪拌摩擦焊；o3）其他運(yùn)動(dòng)形式：摩擦堆焊、線性摩擦焊、軌道摩擦焊等。2按焊接工藝特點(diǎn)進(jìn)行分類按焊接工藝特點(diǎn)進(jìn)行分類 o1）根據(jù)界面溫度可分為普通(高溫)摩擦焊、低溫摩擦焊、超塑性摩擦焊和氣體保護(hù)摩擦焊；o2）根據(jù)工藝措施可分為感應(yīng)加熱摩擦焊、導(dǎo)電加熱摩擦焊和封閉摩擦焊；o3）復(fù)合運(yùn)動(dòng)可分為釬層摩擦焊、嵌入式摩擦焊和第三體摩擦焊。o4）根據(jù)焊接環(huán)境可分為空間摩擦焊和水下摩擦焊。 二、常規(guī)摩擦焊方法二、常規(guī)摩擦焊方法o1. 連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊 o2. 慣性摩擦焊慣性摩擦焊o3. 相位摩擦焊相位摩擦

3、焊o4. 徑向摩擦焊徑向摩擦焊o5. 摩擦堆焊摩擦堆焊 o6線性摩擦焊線性摩擦焊 o7嵌入式摩擦焊嵌入式摩擦焊o8超塑性摩擦焊超塑性摩擦焊 o9第三體摩擦焊第三體摩擦焊 1. 連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊2. 慣性摩擦焊慣性摩擦焊3. 相位摩擦焊相位摩擦焊 o相位摩擦焊主要用于相對(duì)位置有要求的工件，如六方鋼、八方鋼、汽車操縱桿等，要求焊件焊后棱邊對(duì)齊、方向?qū)φ蛳辔粷M足要求。o在實(shí)際應(yīng)用中，主要有機(jī)械同步相位摩擦焊、插銷配合摩擦焊和同步驅(qū)動(dòng)摩擦焊。 1）機(jī)械同步相位摩擦焊 2）插銷配合摩擦焊 4. 徑向摩擦焊徑向摩擦焊5. 摩擦堆焊摩擦堆焊 6線性摩擦焊線性摩擦焊 7嵌入式摩擦焊嵌入式摩擦焊

4、8超塑性摩擦焊超塑性摩擦焊 o超塑性摩擦焊工藝是前蘇聯(lián)學(xué)者在20世紀(jì)80年代末提出來的。o超塑性摩擦焊的核心是通過嚴(yán)格控制摩擦焊過程，使得焊合區(qū)金屬處于超塑性狀態(tài)，利用金屬在超塑性狀態(tài)下的優(yōu)異性能，實(shí)現(xiàn)低溫高質(zhì)量連接的摩擦焊方法。 9第三體摩擦焊第三體摩擦焊 o對(duì)于陶瓷陶瓷、金屬陶瓷、熱固性塑料熱塑性材料基復(fù)合材料等難焊材料，可以利用第三體摩擦焊方法形成高強(qiáng)度接頭 三、摩擦焊的特點(diǎn)三、摩擦焊的特點(diǎn) o1. 焊接質(zhì)量好而且穩(wěn)定焊接質(zhì)量好而且穩(wěn)定 o2適焊材料范圍廣適焊材料范圍廣o3焊接時(shí)間短，生產(chǎn)率高焊接時(shí)間短，生產(chǎn)率高 o4焊件尺寸精度高、成本低焊件尺寸精度高、成本低 o5機(jī)械化、自動(dòng)化程度高

5、機(jī)械化、自動(dòng)化程度高 o6焊機(jī)功率小、節(jié)能、無污染焊機(jī)功率小、節(jié)能、無污染 4.1.3 摩擦焊的應(yīng)用o1. 適用的材料適用的材料o2應(yīng)用的行業(yè)及其產(chǎn)品應(yīng)用的行業(yè)及其產(chǎn)品 1. 適用的材料適用的材料o1）高溫時(shí)，塑性良好的同種金屬及能夠互相固溶和擴(kuò)散的異種金屬，都具有較好的焊接性，能夠獲得強(qiáng)度高，延性好的焊接接頭。o2）焊接能產(chǎn)生脆性合金的異種金屬時(shí)，如鋁-銅、鋁-鋼、鈦-鋼等，若不設(shè)法防止脆性合金層增厚，則很難保證接頭的強(qiáng)度和塑性。o3）高溫強(qiáng)度高、塑性低、導(dǎo)熱性好的材料不容易焊接。兩種金屬的高溫力學(xué)性能和物理性能差別越大，越不容易焊接，如不銹鋼-銅，硬質(zhì)合金-鋼等。o4）活性金屬(如鈦鋯等)

6、，淬硬性好的鋼材，表面氧化膜不易破碎或有鍍膜、滲層等及摩擦系數(shù)太小(如鑄鐵，黃銅等)的金屬很難進(jìn)行焊接。1. 適用的材料適用的材料2應(yīng)用的行業(yè)及其產(chǎn)品應(yīng)用的行業(yè)及其產(chǎn)品 o刀具制造業(yè)：鉆頭、立銑刀、絲錐、絞刀；o機(jī)器制造業(yè)：軸類零件、管子、螺桿、頂桿；o汽車、拖拉機(jī)制造業(yè)：半軸、齒輪軸；o石油化工行業(yè)中石油鉆桿，高壓閥門的閥體，管道等；鍋爐制造中蛇形管對(duì)接；o輕工紡織機(jī)械中小型軸類、輥類、管類零件焊接；o電工行業(yè)銅-鋁接線端子焊接。4.2 傳統(tǒng)摩擦焊的工藝與設(shè)備o4.2.1 傳統(tǒng)摩擦焊的工藝過程o4.2.2 傳統(tǒng)摩擦焊的工藝及參數(shù)o4.2.3 典型材料的摩擦焊接工藝o4.2.4 傳統(tǒng)摩擦焊設(shè)備

7、o4.2.5 傳統(tǒng)摩擦焊質(zhì)量控制與安全技術(shù)4.2.1 傳統(tǒng)摩擦焊的工藝過程o一 傳統(tǒng)摩擦焊焊接過程傳統(tǒng)摩擦焊焊接過程o二二 摩擦焊加熱功率及其溫度摩擦焊加熱功率及其溫度一 傳統(tǒng)摩擦焊焊接過程傳統(tǒng)摩擦焊焊接過程o摩擦焊接過程的一個(gè)周期可分成摩擦加熱過程和頂鍛焊接過程兩部分。o摩擦加熱過程又可以分成四個(gè)階段，即初始摩擦、不穩(wěn)定摩擦、穩(wěn)定摩擦和停車階段。o頂鍛焊接過程也可以分為純頂鍛和頂鍛維持兩個(gè)階段。 o1）初始摩擦階段（t1） o2）不穩(wěn)定摩擦階段(t2) o3）穩(wěn)定摩擦階段（t0） o4）停車階段（t4） o5）純頂鍛階段（t5） o6）頂鍛維持階段（t6） 二二 摩擦焊加熱功率及其溫度摩擦焊

8、加熱功率及其溫度o摩擦焊的熱源來自金屬摩擦表面上高速摩擦形成的塑性變形層。o是以兩焊件摩擦表面為中心的金屬質(zhì)點(diǎn)，在摩擦壓力和摩擦扭矩的作用下，沿焊件徑向與切向力的合成方向作相對(duì)高速摩擦運(yùn)動(dòng)的塑性變形層。o變形層的溫度就是熱源的溫度。 o1. 摩擦加熱功率 o2摩擦焊接表面溫度o1）摩擦焊熱源是通過摩擦把機(jī)械功轉(zhuǎn)變成熱能加熱焊件形成接頭的。 o2）摩擦焊熱源的功率和溫度不僅取決于焊接參數(shù)，還受到焊件材料、形狀、尺寸和焊接表面準(zhǔn)備情況的影響。 o3）焊件表面的摩擦不僅產(chǎn)生熱量，而且還能破壞和清除表面的氧化膜。 4.2.2 傳統(tǒng)摩擦焊的工藝及參數(shù)o一一 接頭形式設(shè)計(jì)與表面準(zhǔn)備接頭形式設(shè)計(jì)與表面準(zhǔn)備o

9、二二 焊接工藝參數(shù)焊接工藝參數(shù) 一一 接頭形式設(shè)計(jì)與表面準(zhǔn)備接頭形式設(shè)計(jì)與表面準(zhǔn)備o1摩擦焊接頭的形式設(shè)計(jì)摩擦焊接頭的形式設(shè)計(jì) o2接頭表面準(zhǔn)備接頭表面準(zhǔn)備1摩擦焊接頭的形式設(shè)計(jì)摩擦焊接頭的形式設(shè)計(jì) 連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊接頭形式在設(shè)計(jì)時(shí)主要遵循以下原則 o1）兩被焊件中，最好旋轉(zhuǎn)件是圓形的且便于繞軸線做高速旋轉(zhuǎn)。o2）焊件應(yīng)具有較大的剛度，夾緊方便、牢固，要盡量避免采用薄管和薄板接頭。o3）同種材料的兩個(gè)焊件斷面尺寸應(yīng)盡量相同，以保證焊接溫度分布均勻和變形層厚度相同。 o4）對(duì)鍛壓溫度或熱導(dǎo)率相差較大的異種材料焊接時(shí)，為了使兩個(gè)零件的頂鍛相對(duì)平衡，應(yīng)調(diào)整界面的相對(duì)尺寸；為了防止高溫下強(qiáng)度低的焊件端面

10、金屬產(chǎn)生過多的變形流失，需要采用模子封閉接頭金屬。o5）一般傾斜接頭應(yīng)與中心線成30 45的斜面。o6）為了增大焊縫面積，可以把焊縫設(shè)計(jì)成搭接或錐形接頭。 o7）焊接大截面接頭時(shí)，為了降低加熱功率峰值，可采用將焊接端面倒角的方法，使摩擦面積逐漸增大。o8）要注意飛邊的流向，讓它在焊接時(shí)不受阻礙地被擠出。在不可能切除飛邊或者要節(jié)省飛邊切除費(fèi)用的情況下，可設(shè)計(jì)帶飛邊槽的接頭。 o9）待焊表面應(yīng)避免滲氮、滲碳等。 o10）設(shè)計(jì)接頭形式的同時(shí)，還應(yīng)注意工件的長度、直徑公差、焊接端面的垂直度、不平度和表面粗糙度。 2接頭表面準(zhǔn)備接頭表面準(zhǔn)備o1）焊件的摩擦端面應(yīng)平整，中心部位不能有凹面或中心孔，以防止焊

11、縫中內(nèi)含空氣和氧化物。但切斷刀留下的中心凸臺(tái)則無害，有助于中心部位加熱。o2）當(dāng)接合面上具有較厚的氧化層、鍍鉻層、滲碳層或滲氮層時(shí)，常不易加熱或被擠出，焊前應(yīng)進(jìn)行清除。o3）摩擦焊對(duì)焊件接合面的粗糙度、清潔度要求并不嚴(yán)格，如果能加大焊接縮短量，則氣割、沖剪、砂輪磨削、鋸斷的表面均可直接采用。o4）端面垂直度一般小于直徑的1%，過大會(huì)造成不同軸度的徑向力。 二二 焊接工藝參數(shù)焊接工藝參數(shù) o1連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊的工藝參數(shù)連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊的工藝參數(shù) o2慣性摩擦焊的工藝參數(shù)慣性摩擦焊的工藝參數(shù) 1連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊的工藝參數(shù)連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊的工藝參數(shù)o連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊的工藝參數(shù)主要包括主軸轉(zhuǎn)速、摩擦壓力、摩擦?xí)r

12、間、頂鍛壓力、頂鍛時(shí)間、變形量等。 o1）轉(zhuǎn)速與摩擦壓力 o2）摩擦?xí)r間 o3）摩擦變形量 o4）停車時(shí)間 o5）頂鍛壓力、頂鍛變形量和頂鍛速度 2慣性摩擦焊的工藝參數(shù)慣性摩擦焊的工藝參數(shù) o慣性摩擦焊在參數(shù)選取上與連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊有所不同，主要的參數(shù)有飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、飛輪起始轉(zhuǎn)速和軸向壓力。 o1）飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 o2）飛輪初速度 o3）軸向壓力 4.2.3 典型材料的摩擦焊接工藝o一、材料的摩擦焊接性一、材料的摩擦焊接性 o二、焊接工藝參數(shù)的選擇原則二、焊接工藝參數(shù)的選擇原則 o三、典型材料的摩擦焊接典型材料的摩擦焊接一、材料的摩擦焊接性一、材料的摩擦焊接性o材料的摩擦焊接性，是指材料在摩擦焊接

13、過程中焊縫形成和獲得滿足使用要求接頭的能力。 o1材料的互溶性 o2材料表面的氧化膜 o3材料的力學(xué)性能 o4材料的碳當(dāng)量與淬透性 o5高溫氧化傾向 o6形成脆性相的可能性 o7摩擦因數(shù) o8材料的脆性 二、焊接工藝參數(shù)的選擇原則二、焊接工藝參數(shù)的選擇原則 o碳鋼的連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊接參數(shù)選擇范圍為：摩擦速度0.63m/s，摩擦壓力20100 MPa，摩擦?xí)r間140s，變形量1l0mm，停車時(shí)間0.11s，頂鍛壓力100200 MPa，頂鍛變形量16mm，頂鍛速度1040 mm/ s。 o焊接高溫強(qiáng)度差別比較大的異種鋼或某些不產(chǎn)生脆性化合物的異種金屬時(shí)，除了在高溫強(qiáng)度低的材料一方加模子以外，還要適

14、當(dāng)延長摩擦?xí)r間，提高摩擦壓力和頂鍛壓力。 三典型材料的摩擦焊接典型材料的摩擦焊接 o1鋁鋁-銅過渡接頭的低溫摩擦焊銅過渡接頭的低溫摩擦焊 o2高速鋼高速鋼-45號(hào)鋼刀具的封閉摩擦焊號(hào)鋼刀具的封閉摩擦焊o3鍋爐蛇形管的摩擦焊鍋爐蛇形管的摩擦焊 o4石油鉆桿的摩擦焊石油鉆桿的摩擦焊 o5樹脂基管道的線性摩擦焊接樹脂基管道的線性摩擦焊接 1鋁鋁-銅過渡接頭的低溫摩擦焊銅過渡接頭的低溫摩擦焊接頭直徑/mm轉(zhuǎn) 速（rmin-1）摩擦壓力/MPa摩擦?xí)r間/s頂鍛壓力/MPa模外留量 /mm 鋁銅61016202630364010305403202702081801701601401702002402803

15、00330350666666666004504004004004004004001222222210131820222426282高速鋼高速鋼-45號(hào)鋼刀具的封閉摩擦焊號(hào)鋼刀具的封閉摩擦焊接頭直徑/mm轉(zhuǎn)速（rmin-1）摩擦壓力/MPa頂鍛時(shí)間/s頂鍛壓力/MPa備注14200012010240采用模子20200012012240采用模子30200012014240采用模子40150012016240采用模子50150012018240采用模子60100012020240采用模子3鍋爐蛇形管的摩擦焊鍋爐蛇形管的摩擦焊 o鍋爐制造中，為了節(jié)省能量，采用材料為20號(hào)鋼、直徑為32mm、壁厚4mm

16、的蛇形管制造。o在摩擦焊接時(shí)，由于管子長達(dá)12m左右，需要解決長管的平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)、焊接質(zhì)量穩(wěn)定和減少內(nèi)毛刺等問題。o為了提高和穩(wěn)定蛇形管的焊接質(zhì)量、減少內(nèi)毛刺，選擇采用強(qiáng)規(guī)范摩擦焊。 轉(zhuǎn)速（rmin-1）摩擦壓力/MPa摩擦?xí)r間/s頂鍛壓力/MPa接頭變形量/mm備注14301000.822002.32.4采用功率極值控制4石油鉆桿的摩擦焊石油鉆桿的摩擦焊o石油鉆桿是由帶螺紋的工具接頭與管體焊接而成。o工具接頭材料為35CrMo鋼，管體材料為40Mn2鋼。常用鉆桿的焊接斷面為140mm 20mm，127mm l0mm。o采用大型焊機(jī),，了降低摩擦加熱功率（特別是峰值功率），需采用弱規(guī)范焊接。 接頭

17、尺寸/mm轉(zhuǎn)速/（rmin-1）摩擦壓力/MPa摩擦?xí)r間/s頂鍛壓力/MPa接頭變形量/mm備注141 20127155305630501214摩擦變形量12mm頂鍛變形量8 10 mm鉆桿工具接頭焊接端面倒角5樹脂基管道的線性摩擦焊接樹脂基管道的線性摩擦焊接 o采用振動(dòng)夾頭使待焊界面上下摩擦，當(dāng)達(dá)到可以接合的溫度后停止振動(dòng)摩擦，施加頂鍛壓力實(shí)現(xiàn)焊接。 o樹脂基管道線性摩擦焊接的主要參數(shù)是振動(dòng)頻率、振幅和頂鍛壓力。n對(duì)于外徑216mm，壁厚16mm的管道，振幅可選擇lmm左右，振動(dòng)頻率在15Hz以下，接頭的屈服強(qiáng)度可達(dá)20 MPa以上，幾乎與母材等強(qiáng)度，伸長率達(dá)到了母材的72%。 4.2.4

18、傳統(tǒng)摩擦焊設(shè)備o一、傳統(tǒng)摩擦焊設(shè)備的組成一、傳統(tǒng)摩擦焊設(shè)備的組成 o二、典型設(shè)備的技術(shù)參數(shù)二、典型設(shè)備的技術(shù)參數(shù)一、傳統(tǒng)摩擦焊設(shè)備的組成一、傳統(tǒng)摩擦焊設(shè)備的組成 o傳統(tǒng)摩擦焊設(shè)備可分為連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊機(jī)和慣性摩擦焊機(jī)兩類。 o連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊機(jī)通常由六部分組成，即主軸系統(tǒng)、加壓系統(tǒng)、機(jī)身、夾頭、控制系統(tǒng)及輔助裝置 o1. 主軸系統(tǒng)主軸系統(tǒng) o2. 加壓系統(tǒng)加壓系統(tǒng) o3. 機(jī)身機(jī)身 o4夾頭夾頭 o5控制系統(tǒng)控制系統(tǒng) o6輔助裝置輔助裝置 二、典型設(shè)備的技術(shù)參數(shù)二、典型設(shè)備的技術(shù)參數(shù)o表4-10和表4-11是部分國內(nèi)連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊機(jī)和混合式摩擦焊機(jī)的型號(hào)、技術(shù)指標(biāo)和適用范圍o表4-12是部分慣性摩

19、擦焊機(jī)的型號(hào)和技術(shù)指標(biāo)。 4.2.5 傳統(tǒng)摩擦焊質(zhì)量控制與安全技術(shù)o一、焊接質(zhì)量及其控制一、焊接質(zhì)量及其控制 o二、安全技術(shù)二、安全技術(shù) 一、焊接質(zhì)量及其控制一、焊接質(zhì)量及其控制 o1焊接缺陷及產(chǎn)生原因焊接缺陷及產(chǎn)生原因 o2質(zhì)量控制質(zhì)量控制 1焊接缺陷及產(chǎn)生原因焊接缺陷及產(chǎn)生原因缺陷名稱缺陷產(chǎn)生的原因接頭偏心焊機(jī)剛度低，夾具偏心，焊件端面傾斜或在夾頭外伸出量太長飛邊不封閉轉(zhuǎn)速高，摩擦壓力太大或太??；摩擦?xí)r間太長或太短，以致頂鍛焊接前接頭中變形層和高溫區(qū)太窄；停車慢未焊透焊前摩擦表面清理不良；轉(zhuǎn)速低，摩擦壓力太大或太??；摩擦?xí)r間短，頂鍛壓力小接頭組織扭曲速度過低，壓力過大，停車慢接頭過熱速度過

20、高，壓力過小，摩擦?xí)r間長接頭淬硬焊接淬火鋼時(shí)，摩擦?xí)r間短，冷卻速度快焊接裂紋焊接淬火鋼時(shí)，摩擦?xí)r間短，冷卻速度快氧化灰斑焊前焊件清理不良，焊機(jī)振動(dòng)；壓力小，摩擦?xí)r間短；頂鍛焊接前，接頭中的變形層和高溫區(qū)窄脆性合金層焊接易產(chǎn)生脆性合金化合物的異種金屬時(shí)，加熱溫度過高，摩擦?xí)r間過長，壓力較小2質(zhì)量控制質(zhì)量控制 o1)時(shí)間控制 o2)功率峰值控制 o3)溫度控制 o4)變形量控制 o5)綜合參數(shù)控制 二、安全技術(shù)二、安全技術(shù) o摩擦焊機(jī)的端部像車床床頭，用以夾持工件并使之高速旋轉(zhuǎn)。焊機(jī)的尾部像一臺(tái)壓力機(jī)用以夾持工件和施加壓力。o對(duì)于連續(xù)生產(chǎn)的摩擦焊機(jī)還要注意使各個(gè)動(dòng)作之間的聯(lián)鎖及保護(hù)。 o焊機(jī)主軸停

21、車和停止加壓的急停按鈕要裝在醒目和操作方便的部位，摩擦焊機(jī)的操作者要穿工作服，戴護(hù)目鏡。 4.3 攪拌摩擦焊o攪拌摩擦焊（Friction Stir Welding，簡稱FSW）不受軸類零件的限制，可進(jìn)行板材的對(duì)接、搭接、角接及全位置焊接。o不會(huì)產(chǎn)生與熔化有關(guān)的如裂紋、氣孔及合金元素的燒損等焊接缺陷；o焊接過程中不需要填充材料和保護(hù)氣體，焊接前無須進(jìn)行復(fù)雜的預(yù)處理，焊接后殘余應(yīng)力和變形小；焊接時(shí)無弧光輻射、煙塵和飛濺，噪音低 4.3 攪拌摩擦焊o4.3.1 攪拌摩擦焊的焊接過程及特點(diǎn)o4.3.2 攪拌摩擦焊工藝o4.3.3 攪拌摩擦焊設(shè)備o4.3.4 攪拌摩擦焊技術(shù)的應(yīng)用4.3.1 攪拌摩擦焊

22、的焊接過程及特點(diǎn)o一、攪拌摩擦焊焊接過程 o二、攪拌摩擦焊的焊接接頭 o三、攪拌摩擦焊的特點(diǎn) 一、攪拌摩擦焊焊接過程二、攪拌摩擦焊的焊接接頭o1接頭的分區(qū)接頭的分區(qū) 2接頭力學(xué)性能接頭力學(xué)性能焊件材料抗拉強(qiáng)度b/MPa伸長率5(）bw/bm2A14-T6母材42282A14-T6接頭35050.832B16-T87母材42562B16-T87接頭3407.50.82915-T8母材550132915-T8接頭4108110.75三、攪拌摩擦焊的特點(diǎn) o1焊縫是在塑性狀態(tài)下受擠壓完成的，屬于固相焊接，因而其接頭不會(huì)產(chǎn)生與凝固冶金有關(guān)的一些如裂紋、夾雜、氣孔以及合金元素的燒損等熔焊缺陷和脆化現(xiàn)象，

23、焊縫屬性接近母材，機(jī)械性能優(yōu)異。 o2不受軸類零件的限制，可進(jìn)行平板的對(duì)接和搭接，可焊接直焊縫、角焊縫及環(huán)焊縫，可進(jìn)行大型框架結(jié)構(gòu)及大型筒體制造、大型平板對(duì)接等，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。 o3攪拌摩擦焊利用自動(dòng)化的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行焊接，避免了對(duì)操作工人技術(shù)熟練程度的依賴，質(zhì)量穩(wěn)定，重復(fù)性高。o4焊接時(shí)無需填充材料、保護(hù)氣體，焊前無需對(duì)焊件表面預(yù)處理，焊接過程中無需施加保護(hù)措施，厚大焊件邊緣不用加工坡口，簡化了焊接工序。焊接鋁合金材料不用去氧化膜，只需去除油污即可。 o5由于攪拌摩擦焊為固相焊接，其加熱過程具有能量密度高、熱輸入速度快等特點(diǎn)，因而焊接變形小，焊后殘余應(yīng)力小。 o6攪拌摩擦焊焊接過程不會(huì)產(chǎn)生弧

24、光輻射、煙塵和飛濺，噪音低，實(shí)現(xiàn)了焊接過程的環(huán)?；?。 4.3.2 攪拌摩擦焊工藝o一、攪拌摩擦焊接頭形式一、攪拌摩擦焊接頭形式 o二、攪拌摩擦焊的熱輸入與焊接參數(shù)二、攪拌摩擦焊的熱輸入與焊接參數(shù) o三、攪拌摩擦焊接參數(shù)的選擇三、攪拌摩擦焊接參數(shù)的選擇 一、攪拌摩擦焊接頭形式一、攪拌摩擦焊接頭形式二、攪拌摩擦焊的熱輸入與焊接參數(shù)二、攪拌摩擦焊的熱輸入與焊接參數(shù)o摩擦熱是焊接熱源的主體。o攪拌摩擦焊熱輸入的大小可以用n/ v表征 。三、攪拌摩擦焊接參數(shù)的選擇三、攪拌摩擦焊接參數(shù)的選擇o攪拌摩擦焊接參數(shù)主要包括焊接速度（攪拌焊頭沿焊縫方向的行進(jìn)速度）、攪拌焊頭轉(zhuǎn)速、焊接壓力、攪拌焊頭結(jié)構(gòu)參數(shù)（傾角）

25、、攪拌焊頭插入速度和保持時(shí)間等。 1焊接速度 2攪拌焊頭旋轉(zhuǎn)速度攪拌焊頭旋轉(zhuǎn)速度 3焊接壓力焊接壓力 o當(dāng)焊接壓力不足時(shí)，表面熱塑性金屬“上浮”，溢出焊縫表面，焊縫內(nèi)部由于缺少金屬填充而形成孔洞。o當(dāng)焊接壓力過大時(shí)，軸肩與焊件表面摩擦力增大，摩擦熱將使軸肩平臺(tái)發(fā)生粘附現(xiàn)象，使焊縫兩側(cè)出現(xiàn)飛邊和毛刺，焊縫中心下凹量較大，不能形成良好的焊接接頭，表面出現(xiàn)飛邊、毛刺等缺陷。 4.3.3 攪拌摩擦焊設(shè)備o攪拌摩擦焊接設(shè)備的部件很多，從設(shè)備功能結(jié)構(gòu)上可以將其分為攪拌摩擦焊接工具即攪拌頭和攪拌摩擦焊機(jī)。o攪拌摩擦焊機(jī)又可分為機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部分、行走部分、控制部分、工件夾緊機(jī)構(gòu)和剛性機(jī)架等。 一、攪拌摩擦焊接工具

26、一、攪拌摩擦焊接工具 o1軸肩軸肩 o2攪拌針攪拌針 二、攪拌摩擦焊機(jī)二、攪拌摩擦焊機(jī) 4.3.4 攪拌摩擦焊技術(shù)的應(yīng)用o一、典型材料的攪拌摩擦焊一、典型材料的攪拌摩擦焊 o二、攪拌摩擦焊的工業(yè)應(yīng)用二、攪拌摩擦焊的工業(yè)應(yīng)用 一、典型材料的攪拌摩擦焊一、典型材料的攪拌摩擦焊 o1 鋁合金的焊接鋁合金的焊接 o2 鎂合金的焊接鎂合金的焊接 o3 銅合金的焊接銅合金的焊接o4 鈦合金的焊接鈦合金的焊接o5 鋼的焊接鋼的焊接 1 鋁合金的焊接鋁合金的焊接材料板厚/mm轉(zhuǎn)速/rmin-1焊接速度/mmmin-11050556018401552024-T66.54001200602024-T36.42153607726720951.6100024621955.8200一2501 595052-O220004050838500702006061-T66.38001206.5400120060AA6081-T4（美國）5.810003506061鋁基復(fù)合材料415005