焊接工艺设计摩擦焊.

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摩擦焊

摩擦焊1摩擦焊接概述：摩擦焊接是在轴向压力与扭矩作用下，利用焊接接触端面之间的相对运动及塑性流动所产生的摩擦热及塑性变形热使接触面及其近区达到粘塑性状态并产生适当的宏观塑性变形，然后迅速顶锻而完成焊接的一种压焊方法。

摩擦焊的分类2摩擦焊原理简介：摩擦焊是利用金属焊接表面摩擦生热的一种热压焊接法。

摩擦焊接时，通常将待焊工件两端分别固定在旋转夹具和移动夹具内，工件被夹紧后，位于滑台上的移动夹具随滑台一起向旋转端移动，移动至一定距离后，旋转端工件开始旋转，工件接触后开始摩擦加热。

此后，则可进行不同的控制，如时间控制或摩擦缩短量（又称摩擦变形量）控制。

当达到设定值时，旋转停止，顶锻开始，通常施加较大的顶锻力并维持一段时间，然后，旋转夹具松开，滑台后退，当滑台退到原位置时，移动夹具松开，取出工件，至此，焊接过程结束。

摩擦焊接是一种优质、高效、节能的固态连接技术，被广泛应用于航空、航天、石油、汽车等领域中。

在摩擦焊接过程中，主轴转速、焊接压力、焊接时间以及焊接变形量是影响焊接质量的重要工艺参数。

对这些参数实现精确的检测和控制，是获得优质焊接接头的保障。

因此，研制一套控制精度高、响应速度快、具有丰富的数据处理能力且易于升一级和扩充的开放式控制系统具有重要意义。

摩擦焊流程示意图摩擦焊具有下列优点：（1）焊接质量好而稳定。

由于摩擦焊是一种热压焊接法，摩擦不仅能消除焊接表面的氧化膜, 同时在较大的顶锻压力作用下, 还能挤碎和挤出由于高速摩擦而产生的塑性变形层中氧化了的部分和其它杂质, 并使焊缝金属得到锻造组织。

（2）摩擦焊不仅能焊接黑色金属、有色金属、同种异种金属, 而且还能焊接非金属材料, 如塑料、陶瓷等。

（3）对具有紧凑的回转断面的工件的焊接,都可用摩擦焊代替闪光焊、电阻焊及电弧焊。

并可简化和减少锻件和铸件, 充分利用轧制的棒材和管材。

（4）焊件尺寸精度高。

采用摩擦焊工艺生产的柴油发动机预燃烧室, 全长最大误差为士0.1毫米。

摩擦焊

现代连接技术
材料科学与工程学院
现代连接技术
现代连接技术
——摩擦焊汇报人：指导教师：
西南石油大学材料科学与工程学院
现代连接技术
摩擦焊技术

摩擦焊的定义摩擦焊基本原理摩擦焊的特点摩擦焊的分类摩擦焊的应用摩擦焊的焊接设备摩擦焊焊接工艺传统摩擦焊接头质量控制
西南石油大学材料科学与工程学院
现代连接技术
摩擦焊焊接工艺——CDFW
（1）转速和摩擦压力当工件的直径一定时，转速就代表摩擦速度。一般将达到焊接温度时的转速称为临界摩擦速度，为了使变形层加热到金属材料的焊接温度，转速必须大于临界摩擦速度。摩擦压力对焊接接头的质量有很大影响，为了产生足够的摩擦加热功率，保证摩擦表面的全面接触，摩擦力不能太小。摩擦力大时，接头的温度梯度大，变形层金属不易被氧化。一般情况下摩擦力为定值，但是为了满足工艺要求，还可以不断上升，或采用两级或三级加压。（2）摩擦时间与摩擦变形量摩擦时间短，焊接表面加热不完全，不能形成完整的塑性变形层，接头上的温度和温度分布不能满足焊接质量要求。摩擦时间过长，接头温度分布宽，高温区金属容易过热，摩擦变形量大，飞边大，消耗的热量多。
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摩擦焊的特点
摩擦焊也有如下缺点和局限性（1）对非圆形截面焊接较困难，所需设备复杂；对盘状薄零件和薄壁管件，由于不易夹固，焊接也比较困难。（2）对形状及组装位置已经确定的构件，很难实现摩擦焊接。（3）接头容易产生飞边，一般焊后需要进行机械加工。（4）夹紧部位容易产生划伤或夹持痕迹。
图4 连续驱动摩擦焊接基本结构
西南石油大学材料科学与工程学院

摩擦焊介绍全解课件

减速的 e, 点开始，到主轴停止转动的g 点为止。它是摩擦加热过程和顶锻焊接过程的过渡阶段，具有双重特点。这个阶段是焊接过程的重要阶段，直接影响到接头的焊接质量，因此要严格控制这个时间。
图10 摩擦焊接过程示意图 n—工作转速 py—摩擦压力 P.一顶锻压力 △l,一摩擦变形量 △1.一顶锻变形量 P— 摩擦加热功率 P.. 一摩擦加热功率峰值 t一时间 I,—摩擦时间 a— 实际摩擦加热时间 1.一实际顶锻时间
点开始，到摩擦加热功率显著增大的B 点为止。摩擦开始时，由于摩擦焊接表面存在氧化膜、油、灰尘和吸附着一些气体，使得摩擦系数小，随后摩擦压力逐渐增大，摩擦加热功率慢慢增加使得焊件表面的温度上升。
图10 摩擦焊接过程示意图 n—工作转速 Py一摩擦压力 p.一顶锻压力 △l,一摩擦变形量 △/.一顶锻变形量 P— 摩擦加热功率 P.— 摩擦加热功率峰值 t一时间 I,—摩擦时间 tx—实际摩擦加热时间 1.一实际顶锻时间
摩擦焊焊接工艺特点
（1）焊接施工时间短，生产效率高。（2 ）焊接热循环引起的焊接变形小，焊后尺寸精度高，不
用焊后校形和消除应力。（3 ）机械化、自动化程度高，焊接质量稳定。当给定焊接
条件后，操作简单，不需要特殊的焊接技术人员。（4 ）适合各类异种材料的焊接，对常规熔化下不能焊接的
铝-钢、铝-铜、钛-铜、金属间化合物-钢等都可以进行焊接。（5 ）可以实现同直径、不同直径的棒材和管材的焊接。（6 ）焊接时不产生烟雾、弧光以及有害气体等，不污染环
n/r.minT
摩擦焊接过程
(3)稳定摩擦阶段从摩擦加热功率稳定值d 点起到接头形成最佳温度分布的 e 点为止。 e 点与工件开始停止旋转的e,, 顶锻压力开始上升的 f 点以及顶锻变形的开始点，它们在时间上是重合的。在这个阶段中，各焊接工艺参数的变化趋于稳定，只有摩擦变形量不断增大，飞边增大，接头的热影响区增宽。

铝合金搅拌摩擦焊工艺

铝合金搅拌摩擦焊工艺铝合金搅拌摩擦焊是一种先进的焊接技术，具有高效、节能、环保等优点。

本文将详细介绍铝合金搅拌摩擦焊工艺的各个环节，帮助读者更好地了解这一技术。

一、焊接准备在进行铝合金搅拌摩擦焊之前，需要进行充分的焊接准备。

这包括检查工件表面的油污、锈迹等杂质，确保工件表面干净整洁。

同时，需要准备好搅拌头、焊机、夹具等焊接工具，并对工具进行必要的检查和调整。

二、装配铝合金搅拌摩擦焊的装配过程需要严格按照工艺要求进行。

首先，要将工件放置在夹具中，确保工件的位置和角度正确。

然后，根据焊接工艺要求，选择合适的搅拌头，并将其插入到工件中。

在装配过程中，需要保证搅拌头的稳定性和准确性，避免出现偏移或倾斜现象。

三、搅拌头插入搅拌头的插入是铝合金搅拌摩擦焊的关键步骤之一。

在插入过程中，需要控制好搅拌头的插入深度和角度，确保其与工件表面紧密贴合。

同时，要避免搅拌头与工件表面产生过大的摩擦力，以免造成工件表面损伤或搅拌头损坏。

四、搅拌摩擦在进行搅拌摩擦时，需要控制好搅拌头的旋转速度和压力，使焊缝处的材料充分流动和混合。

同时，要控制好焊接温度，避免出现过热或冷却不均匀现象。

在搅拌摩擦过程中，还需要注意搅拌头的磨损情况，及时更换磨损严重的搅拌头。

五、焊接过程控制铝合金搅拌摩擦焊的过程控制是保证焊接质量的关键。

在焊接过程中，需要实时监测焊接温度、压力、旋转速度等参数，并根据实际情况进行调整。

同时，要严格控制焊接时间，确保焊缝处的材料充分熔化和混合。

在焊接过程中，还需要注意防止外部因素对焊接质量的影响，如振动、污染等。

六、焊后处理铝合金搅拌摩擦焊完成后，需要进行必要的焊后处理。

这包括对焊缝进行冷却、去除焊渣、对焊缝进行修整等。

在冷却过程中，要控制好冷却时间和方式，避免出现裂纹等现象。

同时，需要去除焊缝表面的焊渣和氧化物，修整焊缝的形状和尺寸，使其符合工艺要求。

七、质量检测质量检测是保证铝合金搅拌摩擦焊接质量的必要环节。

检测内容包括外观检测、无损检测、力学性能检测等。

铝合金摩擦焊

铝合金摩擦焊铝合金摩擦焊是一种常用的焊接方法，通过摩擦热量产生和塑性变形来实现焊接。

本文将从铝合金摩擦焊的原理、工艺、优势和应用等方面进行详细阐述。

一、铝合金摩擦焊的原理铝合金摩擦焊是指利用机械摩擦热量和塑性变形来实现焊接的方法。

在焊接过程中，两块铝合金工件通过施加一定的压力，使其接触面产生相对的摩擦，摩擦热量使接触面温度升高，达到可塑性变形的温度。

随后，继续施加压力，使接触面发生塑性变形，形成焊缝。

最后，通过冷却，焊缝得以固化。

二、铝合金摩擦焊的工艺1. 准备工作：选择合适的铝合金材料，清洁工件表面，调整焊接设备参数。

2. 焊接设备：铝合金摩擦焊设备主要包括工作台、夹具、电机、压力系统和温度控制系统等。

3. 焊接工艺参数：包括摩擦时间、摩擦转速、压力大小等。

这些参数需要根据铝合金材料的性质和焊接要求来确定。

4. 焊接过程：首先，将两块铝合金工件固定在工作台上，使其接触面平整。

然后，启动电机，通过摩擦产生摩擦热量，使接触面温度升高。

接着，施加一定压力，使接触面发生塑性变形，形成焊缝。

最后，冷却焊缝，使其固化。

5. 后处理：焊接完成后，需要对焊缝进行清理和表面处理，以提高焊接质量和外观。

三、铝合金摩擦焊的优势铝合金摩擦焊具有以下几个优势：1. 高效节能：摩擦焊是一种非常高效的焊接方法，焊接速度快，能耗低。

2. 无污染：摩擦焊过程中不需要使用焊接剂和填充材料，不会产生有害气体和废渣，对环境无污染。

3. 焊接质量好：铝合金摩擦焊焊接接头强度高，焊缝形貌美观，无气孔和夹杂物。

4. 适用范围广：铝合金摩擦焊适用于各种铝合金材料的焊接，包括硬铝合金、软铝合金和铝合金与其他金属的焊接。

四、铝合金摩擦焊的应用铝合金摩擦焊广泛应用于航空航天、汽车制造、电子电气、轨道交通等领域。

具体应用包括以下几个方面：1. 航空航天领域：铝合金摩擦焊用于飞机结构件、发动机零部件和航天器舱壁等焊接。

2. 汽车制造领域：铝合金摩擦焊用于汽车车身、发动机散热器和悬挂系统等焊接。

摩擦焊

特种焊接方法与工艺大作业——摩擦焊焊接技术姓名：***学号： 20班级： 10焊接天津滨海职业学院2011年12月摩擦焊焊接技术一、摩擦焊的定义摩擦焊（Friction Welding，FW）是利用焊件接触的端面相对运动中相互摩擦所产生的热，使端面达到热塑性状态，然后迅速顶锻，完成焊接的一种固相焊接方法。

二、摩擦焊的基本原理摩擦焊焊接过程是在压力的作用下，相对运动的待焊材料之间产生摩擦，使界面及附近温度升高并达到热塑性状态，随着顶锻力的作用，界面氧化膜破碎，材料发生塑性变形与流动，通过界面元素扩散及再结晶冶金反应而形成接头。

焊接过程不加填充金属，不需焊剂，也不用保护气体，全部焊接过程只需几秒钟。

两焊件结合面之间在较高的压力下高速旋转相互摩擦产生了两个重要的效果：一是破坏了结合面的氧化膜或其他污物，使纯净金属暴露出来；另一个是摩擦生热，使结合面很快形成热塑性层。

在随后的摩擦扭矩和轴向压力作用下这些破碎的氧化物和部分塑性层被挤出结合面外形成飞边，剩余的塑性变形金属就构成了焊缝金属，最后的顶锻使焊缝金属获得进一步锻造，形成了质量良好的焊接接头。

三、摩擦焊的特点（1）焊接施工时间短，生产效率高。

（2）焊接热循环引起的焊接变形小，焊后尺寸精度高，不用焊后校形和消除应力。

（3）机械化、自动化程度高，焊接质量稳定。

当给定焊接条件后，操作简单，不需要特殊的焊接技术人员。

（4）适合各类异种材料的焊接，对常规熔化下不能焊接的铝-钢、铝-铜、钛-铜、金属间化合物-钢等都可以进行焊接。

（5）可以实现同直径、不同直径的棒材和管材的焊接。

（6）焊接时不产生烟雾、弧光以及有害气体等，不污染环境。

同时，与闪光焊相比，电能节约5-10倍。

四、摩擦焊的应用目前我国摩擦焊技术的应用比较广泛，可焊接直径3.0～120mm的工件以及8000mm²的大截面管件，同时还开发了相位焊和径向摩擦焊技术，以及搅拌摩擦焊技术。

不仅可焊接钢、铝、铜，而且还成功焊接了高温强度级相差很大的异种钢和异种金属，以及形成低熔点共晶和脆性化合物的异种金属。

摩擦焊铜铝

摩擦焊铜铝
摩擦焊是一种固态焊接方法，通过产生摩擦热来加热材料，然后施加压力使两种材料产生塑性变形，形成焊缝。

摩擦焊铜和铝通常采用以下步骤：
1. 将需要焊接的铜和铝工件的表面进行处理，确保干净无油脂。

2. 将两个工件夹紧在摩擦焊设备的夹持装置中。

3. 通过旋转工件，使它们发生摩擦，并产生摩擦热。

4. 当工件温度升高到足够高时，停止旋转，并给予一定的轴向力，使铜和铝发生塑性变形，形成焊接接头。

5. 冷却焊接接头，使其固化。

摩擦焊可以实现铜和铝之间的高强度焊接，因为其焊接接头在微观层面上实现了原子级的晶界扩散，从而形成了强耐腐蚀和高接口强度的焊缝。

然而，由于铜和铝的焊接能力差异较大，摩擦焊铜铝需要仔细控制焊接参数和工艺，以确保焊接接头的质量。

摩擦焊

3钢的焊接
钢的搅拌摩擦焊接头同样存在焊核区、热机影响区和热影响区。焊核区为等轴晶粒组织，晶粒比母材区细小；与铝合金的搅
拌摩擦焊接相类似。
二、搅拌摩擦焊的工业应用
1．搅拌摩擦焊在航天领域的应用
2．搅拌摩擦焊在飞机制造领域的应用
3．搅拌摩擦焊在轨道交通领域中应用
高质量高精度车体
4.1.3 摩擦焊的应用（重点掌握）
1. 适用的材料
1）高温时，塑性良好的同种金属及能够互
相固溶和扩散的异种金属，都具有较好的焊
接性，能够获得强度高，延性好的焊接接头。
2）焊接能产生脆性合金的异种金属时，如
铝-铜、铝-钢、钛-钢等，若不设法防止脆性
合金层增厚，则很难保证接头的强度和塑性。
3）高温强度高、塑性低、导热性好的材料不容
7）焊接大截面接头时，为了降低加热功率峰值，可采用将焊接端面倒角的方法，使摩擦面积逐渐增大。 8）要注意飞边的流向，让它在焊接时不受阻碍地被挤出。在不可能切除飞边或者要节省飞边切除费用的情况下，可设计带飞边槽的接头。 9）待焊表面应避免渗氮、渗碳等。 10）设计接头形式的同时，还应注意工件的长度、直径公差、焊接端面的垂直度、不平度和表面粗糙度。
特种焊接与设备
讲解人：韩兆波
第四单元摩擦焊
4.1 摩擦焊概述
综合知识模块
4.2 传统摩擦焊工艺与设备
4.3 搅拌摩擦焊
4.1 摩擦焊概述
摩擦焊（friction welding，FRW）是
利用焊件接触端面相对运动中相互摩擦所产生的热，使端面达到热塑性状态，然后迅速
顶锻，完成焊接的一种固相焊接方法。
双臂结构空芯铝挤压件自支撑内部模件安装轨道连接

线性摩擦焊工艺

和摩擦热使工件连接在一起的固态连接方法。

线性摩擦焊是20世纪90年代中期兴起的一种新型固态焊接技术，它突破了旋转式摩擦焊对被焊工件外形轴对称的限制，大大的扩展了摩擦焊接的应用领域。

线性摩擦焊具有自清理、自保护的作用。

材料采用钛合金TC4轧制板材。

试样尺寸为13mm×8mm×45mm的长方体，焊接面(13mm×8mm)为线切割面。

试验采用自制的线性摩擦焊机。

采用的工艺参数为：振动频率13.6～43Hz，摩擦压力2.75～3.2atm(压力表指示值)，顶锻力2.8～3.4atm(压力表指示值)，摩擦时间10～20s，振幅2mm。

焊后试件沿面Ⅰ、面Ⅱ(如图1所示)剖开，通过剖面Ⅰ、面Ⅱ可以分别观察到摩擦横截面（与试件往复运动方向垂直）和纵截面（与试件往复运动方向平行）这两个方向上的焊缝形状。

通过对焊接过程和接头质量的观察分析，可以发现：摩擦压力和往复运动频率是焊接热输入的主要影响因素。

当摩擦压力和往复运动频率增加时，焊接热量输入也随之显著增加。

图1 试件剖面示意图由于材料变形的局部性和不均匀性，压力过大则会影响试件往复运动的稳定性，同时也会增加塑性金属的流出量，使飞边增大，因此，不能采用太大的压力值。

在保证运动平稳的条件下，提高往复运动的频率是增加热输入和提高焊缝质量最有效的方法。

摩擦时间也是线性摩擦焊接过程中的一个重要参数，但延长摩擦时间不是增加热量输入的最有效方法。

因为热传导、对流及高温塑性金属的挤出等因素的存在，使得焊接过程中存在一热输入热输出的平衡点。

在热平衡之前，增加摩擦时间对增加热输入有效，而在热平衡点之后，增加摩擦时间对热输入作用不大。

顶锻是摩擦焊接的最后一个环节，顶锻力也是影响焊缝成型的重要因素。

在摩擦过程中，金属摩擦副之间形成一层高温粘塑性层，它是摩擦表面的“粘结”介质，通过顶锻使金属摩擦副牢固结合。

若顶锻力过大，使粘结介质大量被挤出，焊接效果反而下降。

摩擦焊

1、航空航天外，大量高温合金材料、双金属材料、不锈钢材料以及铝合金材料也采用了摩擦焊接工艺进行焊接。如下图中采用摩擦焊焊接的航空、航天零件包括：发动机连体齿轮（图 8）、飞机起落架部件（图 9）、飞机发动机部件（图 10）飞机液压泵活塞（图 11）的焊接。
连续驱动摩擦焊是现代工业制造较为常用的一种焊接方法，典型的连续驱动摩擦焊过程如下图（3）所示，一般由旋转、摩擦、焊接、顶锻保压等程序组成。
3
（3）连续驱动摩擦焊示意图
（4）连续驱动摩擦焊接头的金属流变结构
在连续驱动摩擦焊接过程中，一个工件被固定在直接驱动的旋转夹具上，另一个工件固定在移动夹具上，工件被加紧后，移动夹具向旋转夹具端移动，移动至一定距离后，旋转夹具端工件在电机驱动下开始以设定的速度旋转，工件相互接触后开始摩擦生热；当被焊件达到预定的时间或缩短量后，迅速制动使工件停止旋转，并开始施加预定的顶锻压力，保持一定的时间（时间也是预先设定的），然后旋转夹具松开，被焊工件与移动夹具一起后退到原始位置，移动夹具松开，取出工件，焊接结束。图（4）为连续驱动摩擦焊接头的金属流变结构示意图。
3、搅拌摩擦焊
5
下图（1）是搅拌摩擦焊示意图。焊接主要有搅拌头完成。搅拌头由特型指棒、夹持器和圆柱体组成。焊接开始时，搅拌头高速旋转，特型指棒迅速钻入被焊板的焊缝，与特型指棒接触的金属摩擦生热形成了很薄的热塑性层。当特型指棒钻入工件表面以下时，，有部分金属被挤出表面，由于正面轴肩和背面垫板的密封作用，一方面，轴肩与被焊表面摩擦，产生辅助热，另一方面，搅拌头和工件相对运动时，在搅拌头前面不断形成的热塑性金属转移到搅抖头后面，填充后面的空腔。在整个焊接过程中，空腔的产生于填满连续进行，焊缝区金属经历着被挤压、摩擦生热、塑性变形、转移、扩散以及再结晶。

摩擦焊焊接深度

摩擦焊焊接深度
摩擦焊接是一种固相连接的焊接方法，它利用摩擦热使材料达到塑性状态并完成连接。

对于摩擦焊焊接深度，一般有以下要点：
1. 焊接强度：焊接的最大强度大约可以达到母材的75%。

当焊接深度为1.5毫米时，焊接强度通常会达到最大值。

2. 焊接深度范围：为了获得高强度的焊接效果，建议将零件的焊接深度设计在1.2mm到2.2mm之间。

在这个范围内，焊接强度可以接近最大值，并且能够保证焊接质量。

3. 振动摩擦焊接：振动摩擦焊接是摩擦焊接的一种，它适用于塑料材料的焊接。

振动摩擦焊接的振幅（峰值到峰值的距离）对于不同的频率有不同的推荐范围。

例如，常用的高频振动摩擦焊接（240Hz）的振幅大小为0.4-1.8mm，而低频（120Hz）振动摩擦焊接的振幅大小为1.8-
4.0mm。

4. 技术发展：摩擦焊接技术不断发展，包括超塑性摩擦焊接、线性摩擦焊接、搅拌摩擦焊接等新技术，这些技术在航空、航天、核能、海洋开发等领域得到了广泛的应用。

摩擦焊接的焊接深度对焊接质量和强度有着直接的影响。

在设计和实施摩擦焊接过程时，选择合适的焊接深度是非常重要的，这需要根据具体的材料特性、焊接设备和目标应用来确定。

同时，随着技术的不断进步，摩擦焊接的方法和技术也在不断创新和完善，以适应不
同领域的特殊需求。

搅拌摩擦焊焊接工装设计

搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding，FSW）是一种先进的固态焊接工艺，它需要特殊的工装以实现焊接过程中的稳定性和准确性。

以下是设计搅拌摩擦焊焊接工装时需要考虑的一些关键因素：
1. 材料选择：工装需要选用高强度、耐磨损的材料，以承受焊接过程中的高温和高压力。

通常选择合金钢、铝合金或者陶瓷材料。

2. 结构设计：工装的结构设计应当考虑焊接工艺的特点，确保焊接过程中提供足够的支撑和稳定性，防止材料变形或者振动。

3. 冷却系统：由于焊接过程中会产生大量的热量，工装需要设计冷却系统以有效散热，确保焊接区域温度在可控范围内。

4. 力学设计：工装需要经过力学计算和仿真分析，以确保在焊接过程中能够承受来自焊接力和反作用力的各种载荷。

5. 精度要求：焊接工装需要具备较高的加工精度，以保证焊接过程中的对准和稳定性，特别是对于复杂形状的工件。

6. 操作便捷性：工装设计应当考虑操作人员的使用便捷性，确保焊接过程中能够安全、高效地进行操作。

7. 可调性和适用性：工装设计应当考虑到不同工件的焊接需求，具有一定的可调性和适用性。

总体来说，搅拌摩擦焊焊接工装的设计需要综合考虑材料特性、工艺要求、操作便捷性等多个因素，以确保焊接过程的稳定性、精确性和可靠性。

特种焊接技术摩擦焊

1转速与摩擦压力 2）摩擦时间 3）摩擦变形量 4）停车时间 5）顶锻压力、顶锻变形量和顶锻速度
1连续驱动摩擦焊的工艺参数
连续驱动摩擦焊的工艺参数主要包括主轴转速摩擦压力、摩擦时间、顶锻压力、顶锻时间、变形量等; 1转速与摩擦压力直接影响摩擦扭矩、摩擦加热功率、接头温度场、塑性层温度以及摩擦变形速度）当工件直径一定时;接合面上任一点的摩擦速度与转速成正比。为了使变形层加热到焊接温度，平均摩擦速度必须高于最低摩擦速度。
4）根据焊接环境可分为空间摩擦焊和水下摩擦焊。
摩擦焊的各种方式
a普通型 b)两件异向旋转型 c)中间旋转型双接头) d)两头工件同向旋转型(双接头) e) 中间两工件旋转型(双焊件) f)径向焊接型 g)轨道式摩擦焊
二常规摩擦焊方法
1 连续驱动摩擦焊 2 惯性摩擦焊 3 相位摩擦焊 4 径向摩擦焊 5 摩擦堆焊 6线性摩擦焊 7嵌入式摩擦焊 8超塑性摩擦焊 9第三体摩擦焊
4 21 传统摩擦焊的工艺过程 422 传统摩擦焊的工艺及参数 423 典型材料的摩擦焊接工艺 424 传统摩擦焊设备 425 传统摩擦焊质量控制与安全技术
4 21 传统摩擦焊的工艺过程
一传统摩擦焊焊接过程二摩擦焊加热功率及其温度
一传统摩擦焊焊接过程
摩擦焊接过程的一个周期可分成摩擦加热过程和顶锻焊接过程两部分;
➢ 刀具制造业：钻头立铣刀、丝锥、绞刀； ➢ 机器制造业：轴类零件、管子、螺杆、顶杆； ➢ 汽车、拖拉机制造业：半轴、齿轮轴； ➢ 石油化工行业中石油钻杆;高压阀门的阀体，管道等；锅
炉制造中蛇形管对接； ➢ 轻工纺织机械中小型轴类、辊类、管类零件焊接； ➢ 电工行业铜铝接线端子焊接;
4 2 传统摩擦焊的工艺与设备

摩擦焊

9）待焊表面应避免渗氮、渗碳等。
10）设计接头形式的同时，还应注意工件的长度、直径公差、焊接端面的垂直度、不平度和表面粗糙度。
二、焊接工艺参数
1．连续驱动摩擦焊的工艺参数
连续驱动摩擦焊的工艺参数主要包括主轴转速、摩擦压力、摩擦时间、顶锻压力、顶锻时间、变形量等。
1）转速与摩擦压力 2）摩擦时间 3）摩擦变形量 4）停车时间 5）顶锻压力、顶锻变形量和顶锻速度
4.3.1 搅拌摩擦焊的焊接过程及特点（了解）
一、搅拌摩擦焊焊接过程二、搅拌摩擦焊的焊接接头三、搅拌摩擦焊的特点
一、搅拌摩擦焊焊接过程
4.3.2 搅拌摩擦焊工艺（掌握）
一、搅拌摩擦焊接头形式二、搅拌摩擦焊的热输入与焊接参数三、搅拌摩擦焊接参数的选择
一、搅拌摩擦焊接头形式
2．惯性摩擦焊的工艺参数
惯性摩擦焊在参数选取上与连续驱动摩擦焊有所不同，主要的参数有飞轮转动惯量、飞轮起始转速和轴向压力。
1）飞轮转动惯量 2）飞轮初速度 3）轴向压力
4.2.3 典型材料的摩擦焊接工艺（重点掌握）一、材料的摩擦焊接性
材料的摩擦焊接性，是指材料在摩擦焊接过程中焊缝形成和获得满足使用要求接头的能力。
1）两被焊件中，最好旋转件是圆形的且便于绕轴线做高速旋转。
2）焊件应具有较大的刚度，夹紧方便、牢固，要尽量避免采用薄管和薄板接头。
3）同种材料的两个焊件断面尺寸应尽量相同，以保证焊接温度分布均匀和变形层厚度相同。
4）对锻压温度或热导率相差较大的异种材料焊接时，为了使两个零件的顶锻相对平衡，应调整界面的相对尺寸；为了防止高温下强度低的焊件端面金属产生过多的变形流失，需要采用模子封闭接头金属。
二、搅拌摩擦焊的热输入与焊接参数

搅拌摩擦焊焊接工装设计中的表面处理与保护技术

搅拌摩擦焊焊接工装设计中的表面处理与保护技术在搅拌摩擦焊工艺中，焊接工装设计是至关重要的环节。

其中，表面处理与保护技术更是关乎焊接质量和效率的重要因素。

本文将探讨搅拌摩擦焊焊接工装设计中的表面处理与保护技术，旨在为焊接工艺提供更有效的支持和指导。

首先，表面处理是搅拌摩擦焊焊接工装设计的基础。

在进行焊接前，需要对工装的表面进行处理，以确保焊接过程中的稳定性和可靠性。

常见的表面处理方法包括喷砂、化学处理和电镀等。

喷砂可以提高工装的粗糙度，增加摩擦力和接触面积，有利于提高焊接质量和速度。

化学处理可以去除表面的氧化物和污垢，确保焊接接头的清洁度和可焊性。

电镀可以在工装表面形成一层保护膜，延长其使用寿命和耐磨性。

综合运用各种表面处理方法，可以有效提高搅拌摩擦焊焊接工装的表面质量和性能。

其次，表面保护技术是搅拌摩擦焊焊接工装设计的关键环节。

在焊接过程中，工装往往承受高温、高压和高速的工作条件，容易产生磨损、氧化和腐蚀等问题。

为了延长工装的使用寿命和保证焊接质量，需要采取有效的表面保护技术。

常用的表面保护技术包括涂层、润滑和冷却等。

涂层可以在工装表面形成一层防护膜，减少磨损和氧化的影响，提高工装的耐磨性和耐腐蚀性。

润滑可以减少摩擦和磨损，延长工装的使用寿命和稳定性。

冷却可以有效控制焊接过程中的温度，避免过热和变形，保证焊接接头的质量和精度。

综合运用各种表面保护技术，可以有效降低搅拌摩擦焊焊接工装的维护成本和排产周期。

总之，搅拌摩擦焊焊接工装设计中的表面处理与保护技术对焊接质量和效率至关重要。

通过合理选择表面处理方法和表面保护技术，可以有效提高工装的耐用性和可靠性，提高焊接质量和成品率，降低维护成本和排产周期，实现焊接工艺的持续稳定和可持续发展。

希望本文的探讨能够为搅拌摩擦焊焊接工装设计提供一定的借鉴和参考，促进搅拌摩擦焊工艺的进一步发展和应用。

连续驱动摩擦焊焊接工艺

Φ15 45钢+45钢连续驱动摩擦焊焊接工艺一、目的《特种焊接设备使用与维护》是三年制高职焊接技术及自动化专业的一门专业主干课程。

其任务主要是讲述各种特种焊接方法的过程本质、质量控制、相应焊接设备的构成、工件原理、焊接参数的合理选择及设备使用维护的技术知识。

为了巩固所学常用特种焊接方法与设备的知识，熟悉有关资料，掌握焊接工艺参数的选择和焊接设备的使用维护，安排了为期一周的课程设计。

通过本次焊接工艺设计，锻炼学生们的分析问题与解决问题的能力，提高焊接操作技能。

二、摩擦焊接技术概况摩擦焊接是利用焊件接触的端面相对运动中相互摩擦所产生的热，使端面达到热塑性状态，然后迅速顶锻，完成焊接的一种固相焊接方法。

摩擦焊以其优质、高效、节能、无污染等优势受到制造业的重视，使其在航天、核能、海洋开发等技术领域及电力、机械、石化、汽车制造等产业部门得到了越来越广泛的应用。

摩擦焊的基本原理：摩擦焊焊接过程是在压力的作用下，相对运动的待焊材料之间产生摩擦，使界面及附近温度升高并达到热塑性状态，随着顶锻力的作用，界面氧化膜破碎，材料发生塑性变形与流动，通过界面元素扩散及再结晶冶金反应而形成接头。

焊接过程不加填充金属，不需焊剂，也不用保护气体，全部焊接过程只需几秒钟。

在随后的摩擦扭矩和轴向压力作用下这些破碎的氧化物和部分塑性层被挤出结合面外形成飞边，剩余的塑性变形金属就构成了焊缝金属，最后的顶锻使焊缝金属获得进一步锻造，形成了质量良好的焊接.三、摩擦焊的优缺点1、焊接质量好而稳定。

金属材料的旋转摩擦焊

金属材料的旋转摩擦焊嘿，朋友们，今天我们聊聊一个很酷的技术，叫做金属材料的旋转摩擦焊。

听起来很专业对吧？这就是一种把金属连接起来的魔法。

想象一下，两个金属块像好朋友一样，贴得很紧，结果通过摩擦，它们就成了一体。

这种焊接方法就像是在金属之间开派对，让它们在旋转中亲密接触，最后变得牢牢地粘在一起。

是不是有点意思呢？旋转摩擦焊的过程其实挺简单的。

把需要焊接的金属块准备好，像是在准备一场烧烤，得把肉和配料都摆好。

然后，将其中一个金属块固定住，另一个则放在上面，像个懒洋洋的家伙，准备开始旋转。

机器开始运转，金属块开始摩擦，这种摩擦就像是两个老友在一起打闹，越磨越热，最后就“火”了。

金属的温度渐渐升高，直到足以让它们融化并结合在一起，哇，简直是天衣无缝！你想想，这种焊接方式不需要添加任何焊接材料，真是太方便了。

它的焊接强度很高，甚至可以跟传统焊接媲美，简直是个焊接界的“小巨人”。

因为没有额外的材料加入，金属的性能不会受到太大的影响，真是让人拍手称快。

就像你在吃一碗汤面，汤底不多加调料，味道依旧鲜美。

你可能会好奇，为什么会有这种神奇的技术呢？随着工业的发展，很多传统的焊接方法逐渐显得力不从心。

我们需要一种更高效、更环保的方法来解决问题。

旋转摩擦焊就应运而生。

它不仅节省时间，还减少了对环境的影响，简直是工艺界的一股清流。

你知道吗，这种焊接技术在汽车制造、航空航天等行业都大展拳脚。

比如，汽车的底盘、机身等部件经常需要这种高强度的连接方式。

想象一下，车子在高速公路上飞驰，底盘的焊接如果不够结实，那可是大问题啊！所以，旋转摩擦焊就像是汽车的“隐形斗士”，确保每一辆车的安全。

这种技术也不是说一帆风顺，偶尔会遇到一些小麻烦。

比如，摩擦力不够，可能会导致焊接不牢；又或者，温度控制不当，可能会影响金属的性质。

就像生活中，有时候你计划得再好，也总会有些意外。

但只要小心谨慎，总能找到解决办法。

现在，越来越多的公司开始投入到旋转摩擦焊的研发中，很多新的设备和技术不断涌现。

摩擦焊介绍全解

摩擦焊焊接工艺特点
（1）焊接施工时间短，生产效率高。（2）焊接热循环引起的焊接变形小，焊后尺寸精度高，不用焊后校形和消除应力。（3）机械化、自动化程度高，焊接质量稳定。当给定焊接条件后，操作简单，不需要特殊的焊接技术人员。（4）适合各类异种材料的焊接，对常规熔化下不能焊接的铝-钢、铝-铜、钛-铜、金属间化合物-钢等都可以进行焊接。（5）可以实现同直径、不同直径的棒材和管材的焊接。（6）焊接时不产生烟雾、弧光以及有害气体等，不污染环境。同时，与闪光焊相比，电能节约5-10倍。
摩擦焊接过程
（６）顶锻维持阶段从顶锻压力的最高值ｈ点起，到接头温度冷却至规定值一下的ｉ点为止。在这个阶段顶锻时间、顶锻压力和顶锻速度相互配合，以获得合适的摩擦变形量和顶锻变形量。
摩擦焊接过程
总之，在整个摩擦焊接过程中，待焊的金属表面经历了从低温到高温摩擦加热，连续发生了塑性变形、机械挖掘、粘接和分子连接的过程变化，形成了一个存在于全过程的高速摩擦塑性变形层，摩擦焊接时的产热、变形和扩散现象都集中在变形层中。在停车阶段和顶锻焊接过程中，摩擦表面的变形层和高温区金属被部分挤碎排出，焊缝金属经受锻造，形成了质量良好的焊接接头
（3）径向摩擦焊
将一个带有斜面的圆环装在一个对开破口的管子端面上，摩擦焊接时使圆环旋转，并向两个管端施加径向摩擦力。当摩擦终了时，停止圆环的转动，并向它施加顶锻压力。
摩擦焊的分类
（4）搅拌摩擦焊搅拌摩擦焊的工作原理为：将一个耐高温硬质材料制成的一定形状的搅拌针旋转深入到两被焊材料连接的边缘处，搅拌头调整旋转，在两焊件连接边缘产生大量的摩擦热，从而在连接处产生金属塑性软化区，该塑性软化区在搅拌头的作用下受到搅拌、挤压，并随着搅拌头的旋转沿焊缝向后流动，形成塑性金属流，并在搅拌头离开后的冷却过程中，受到挤压而形成固相焊接接头。

摩擦焊工艺

摩擦焊工艺
嘿，你知道吗，有一种特别厉害的工艺，叫做摩擦焊！这可真是个神奇的玩意儿。

记得有一次，我在一个工厂里参观，就亲眼看到了摩擦焊的操作过程。

当时，我就像个好奇宝宝一样，凑得特别近去看。

只见那两个要焊接的工件，在机器的带动下，快速地旋转摩擦起来，就好像在跳一场热烈的舞蹈。

随着摩擦的进行，温度不断升高，然后，神奇的事情发生了，它们就那么紧紧地连接在了一起！那场面，真的太震撼了。

摩擦焊啊，它不需要焊条啥的，就靠着摩擦产生的热量和压力，就能把金属牢牢地焊接在一起。

而且焊接出来的接头质量那叫一个高，强度大得很呢！这可比传统的焊接方法厉害多了。

它就像是一个神奇的魔术师，能把两个原本分开的东西变成一个坚固的整体。

不管是在航空航天领域，还是在汽车制造行业，都能看到摩擦焊的身影。

它默默地为我们的生活贡献着力量，让各种机器和设备变得更加可靠和耐用。

哎呀呀，说了这么多，其实就是想告诉你，摩擦焊工艺真的太牛啦！它就是那个在背后默默付出，却让一切变得更美好的存在呀！这就是摩擦焊工艺，厉害吧！。