摩擦焊介紹和分類

提到摩擦焊,大家首先會想到摩擦生熱這個概念,確實一點不錯,摩擦焊通俗的講就是利用摩擦產生熱能進行焊接。專業科學定義就是在壓力作用下通過對工件焊接面進行摩擦,使接觸面及其附近溫度升高,材料的硬度降低,產生塑性變形,接觸面的氧化膜破碎,伴隨著材料產生塑性變形與流動,通過界面上的擴散和再結晶冶金反應而實現連接的固態焊接方法。平時我們最常見的摩擦焊產品就是鑽頭,它是碳鋼與工具鋼摩擦焊接而成的。另外一個就是工廠用的比較多的液壓千斤頂,還有就是汽車上的排氣閥等這些都是用摩擦焊工藝生產出來的。

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連續驅動摩擦焊設備

摩擦焊在焊接過程中分為六個階段,一初始摩擦階段,二不穩定摩擦階段,三穩定摩擦階段,四停車階段,五頂端階段,六頂端維持階段。在初始磨合階段,由於摩擦焊接表面凹凸不平,端面有油汙、雜質和氣體,所以開始時摩擦力很小,但隨著後來接觸面增大,頂鍛壓力的增大,摩擦加熱量會增加,由於表面不平會引起震動。在不穩定階段,接觸面繼續增大,塑性金屬會封閉端面,摩擦表面的振動消除。從停車階段開始到頂端維持階段結束,變形層和高溫層部分金屬被不斷的擠出焊縫,焊縫金屬產生變形,擴散以及再結晶,最終形成了牢固的接頭。

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攪拌摩擦焊設備

摩擦焊的特點有:1、接頭質量高,因為屬於固態焊接,正常情況下接觸面不發生熔化,接頭區金屬為鍛造組織,不產生與熔化和凝固相關的焊接缺陷,結合面晶粒細化,組織緻密,夾雜物彌散分佈均勻,接頭質量高。2、適合異種材料的焊接,對於通常不好組合的金屬材料,比如鋁合碳鋼,鋁和銅,鈦和銅等都可以進行焊接。基本上可以進行鍛造的金屬材料都可以進行摩擦焊接。3、生產效率高,連續驅動摩擦焊和慣性摩擦焊對於鑽桿類零件的焊接,往往只需要十秒鐘左右時間。4、尺寸精度高,用摩擦焊生產的工件尺寸精度可以控制在0.2毫米以內,5、摩擦焊接的設備機械化,自動化程度高,易於操作。6、摩擦焊進行生產時不產生煙霧,弧光以及有害氣體,生產環境比較整潔。7、摩擦焊比電阻對焊和閃光對焊節能,它所使用的電能約為閃光對焊的1/5到1/10。當然摩擦焊也有它的一些缺點,比如對於非圓形截面焊接較困難,如果需要焊接,所需設備和工裝比較複雜。另外摩擦焊接設備比較貴,只適合於大批量的工件生產。

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軸向摩擦焊工件

摩擦焊接按照焊接的相對運動形式和工藝特點分為10類。1、連續驅動摩擦焊2、慣性摩擦焊,3、混合型旋轉摩擦焊4、相位摩擦焊5、徑向摩擦焊6、摩擦堆焊7、線性摩擦與軌道摩擦焊8、攪拌摩擦焊9、嵌入摩擦焊10、第三體摩擦焊。常用的連續驅動摩擦焊是把工件兩段分別固定在旋轉夾具和移動夾具上。工件被夾緊後位於滑臺上的移動夾具隨滑臺一起向旋轉端移動移動,移動至一定距離後,旋轉工件開始旋轉,兩工件接觸後開始摩擦加熱。當熱量達到設定值旋轉停止,頂鍛加壓開始,通常是施加較大的頂鍛力並維持一段時間,然後旋轉夾具鬆開,滑臺後退夾具鬆開,工件取出焊接過程結束。連續驅動摩擦焊是目前製造行業應用最廣泛的一種方法。

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攪拌摩擦焊攪拌頭

線性摩擦焊是一個工件在另外一個工件表面做直線滑動,通過滑動產生摩擦熱並進行焊接。軌道摩擦是指一個工件與另外一個工件兩個端面相互滑動進行摩擦接觸,其中一個工件固定,另外一個工件繞固定工件端面滑動但並不旋轉。這兩種形式主要是為了解決工件不對稱時的焊接。

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攪拌摩擦焊指棒

攪拌摩擦焊的焊接過程是用攪拌頭來完成的,焊接過程是高速旋轉攪拌頭上的攪拌棒,迅速轉入被焊板的焊接縫,這中間產生了金屬摩擦,形成了很薄的熱塑性層,當棒轉入工件表面以下時,部分金屬被擠出表面。由於工件正面攪拌頭軸肩和背面墊板的密封作用,一方面軸肩與被焊板表面摩擦產生輔助熱,另一方面攪拌頭和工件相對運動時,在攪拌頭前面不斷形成的熱塑性金屬轉移到攪拌頭後面填充後面的空腔。在整個焊接過程中,空腔的產生與填滿連續進行,焊縫處金屬依次經歷被擠壓,摩擦生熱,塑性變形,轉移擴散以及再結晶等過程。攪拌摩擦焊能夠完成對接,搭接,鉸接等多種形式的焊接形式。嵌入摩擦焊是將較硬的材料嵌入到較軟的材料中去,通過二者的相對運動產生摩擦熱。使較軟材料的高溫塑性層嵌入預先加工好較硬材料凹型區,從而形成接頭。嵌入摩擦焊常用於電力,真空,低溫等行業的過渡接頭焊接。

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鑽頭類摩擦焊工件

摩擦焊憑藉其特有的焊接方式和環保的優勢,在行業中運用越來越廣泛。隨著摩擦焊接設備的不斷升級和更新,設備成本的進一步降低,這種焊接方式在中小批量焊接中,也會得到逐步運用。


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