KAKA摩擦焊工艺
摩擦焊PPT课件
摩擦焊的应用
各类同质、异质金属连接
汽车半轴、汽车凸轮轴、汽车动力转向轴节点、汽车前 后桥、发动机汽门顶杆、集成齿轮、拨叉、花键套管、 连轴器、传动轴、驱动桥壳、制动凸轮、排气阀、液压 油缸推杆、气囊充气器、涡轮增压器转子 、印刷机滚 子、电机轴、船用马达驱动轴、石油与地质钻杆、长冲 程超高强度抽油杆、双金属轴瓦、双金属刀具、铜铝导 电接头等
d-35s
e-40s
f-55s
稳态焊敷阶段
400kgf– 1825rpm– 2.2mm/s
22
搅拌摩擦点焊 FSSW
（Friction Stir Spot Welding）是FSW中的特定 形式，是针对汽车铝结构车 身的连接而进行开发研究的
FSSW装置安装在机器人臂 上，施焊时由机器人臂移到 要焊部位，夹紧臂下降夹紧 要焊的板，然后搅拌头下降 进行焊接，焊接结束后松开 夹紧臂，整个装置由机器人 臂移到新的点焊位置
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惯性摩擦焊过程
旋转焊件与飞轮相连。 焊接时飞轮被加速到设 定转速，以动能形式储 存能量，随后电动机与 主轴脱离 储存在飞轮中的动能通 过摩擦逐渐转换为热能， 而飞轮转速则不断降低， 至主轴停止转动
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线性摩擦焊 LFW
LFW焊接过程
摩擦副一侧工件被一对 往复机构驱动着相对于 另一侧被夹紧的工件表 面作相对运动，并在其 轴向施加压力下，随着 摩擦运动的进行，摩擦 表面被清理并产生摩擦 热，摩擦表面的金属逐 渐达到粘塑性状态并产 生变形，形成飞边。然 后，停止往复运动并施 加顶锻力，完成焊接
LinFricTM型线性摩擦焊机
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线性摩擦焊
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线性摩擦焊接
主要适用于多数的热塑性部件，包括非晶态的和 半晶质的
摩擦焊接工艺(3篇)
第1篇一、引言摩擦焊接是一种利用摩擦热加热金属并施加压力以实现焊接连接的工艺。
它具有操作简单、焊接质量稳定、焊接速度快、成本低等优点，广泛应用于汽车、航空、航天、造船、铁路等行业。
本文将对摩擦焊接工艺的原理、设备、工艺参数及焊接质量等方面进行详细介绍。
二、摩擦焊接原理摩擦焊接的原理是利用摩擦产生的热量将金属表面加热至塑性状态，然后在一定压力下使两金属表面相互接触并发生塑性变形，从而实现焊接连接。
摩擦焊接过程中，金属表面的接触面积逐渐增大，摩擦产生的热量也不断增加，直至焊接接头形成。
1. 摩擦生热摩擦焊接过程中，通过摩擦产生的热量使金属表面温度升高，热量传递至金属内部，使金属达到塑性状态。
摩擦热的大小与摩擦系数、摩擦速度、摩擦时间等因素有关。
2. 塑性变形摩擦焊接过程中，摩擦产生的热量使金属表面达到塑性状态，金属表面发生塑性变形。
在压力作用下，金属表面相互接触，形成一定的接触面积，为焊接接头提供结合力。
3. 焊接接头形成随着摩擦焊接过程的进行，金属表面接触面积逐渐增大，塑性变形程度加深，焊接接头逐渐形成。
焊接接头质量取决于摩擦焊接过程中的工艺参数和金属材料的性能。
三、摩擦焊接设备摩擦焊接设备主要包括摩擦焊接机、夹具、焊接电源等。
1. 摩擦焊接机摩擦焊接机是摩擦焊接过程中的核心设备，其主要功能是产生摩擦力、实现摩擦焊接过程。
摩擦焊接机可分为机械式、液压式、电磁式等类型。
2. 夹具夹具用于固定焊接件，保证焊接过程中的定位精度。
夹具的设计应满足以下要求：具有较高的定位精度、良好的耐磨性、易于操作和调整。
3. 焊接电源焊接电源为摩擦焊接提供能量，常见的焊接电源有直流电源、交流电源等。
焊接电源的电压、电流等参数应根据焊接工艺和金属材料选择。
四、摩擦焊接工艺参数摩擦焊接工艺参数主要包括摩擦时间、摩擦压力、焊接速度、预热温度等。
1. 摩擦时间摩擦时间是指摩擦焊接过程中摩擦头与工件接触的时间。
摩擦时间过长，会导致焊接接头质量下降；摩擦时间过短，则无法产生足够的摩擦热。
焊接工艺设计 摩擦焊
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• 摩擦焊是一种固态热压焊，是利用摩擦热使焊件产生固相结合的焊接方法。 焊接时是利用焊件接触面之间的相对摩擦运动和塑性流动所产生的热量，使 界面及其附近区域达到热塑性状态并在压力作用下产生适当的宏观塑性变形 而形成接头。
• （1）搅拌摩擦焊可以降低制造成本。搅拌摩擦焊是一种 简单、高效、节能且没有焊接消耗的连接方法。搅拌摩擦 焊可以节约能源，一台简单的适合于搅拌摩擦焊焊接的设 备对于厚度为12.5mm的6xxx系列的铝合金材料的搅拌摩 擦焊单道焊的总功率输入大约为3kW，而且除了搅拌头和 电外没有其他消耗。焊接过程不需要填充焊丝和保护气， 焊前不需要开坡口和对材料表面的氧化层等作特殊的处理。
的铝合金桥梁、装饰板、门窗框架、管线、铝合金反应器、
热交换器等；电子工业中的发动机壳体、电器连接件、电 器封装等。此外，FSW还应用在冰箱冷却板、厨房电器、 “白色”家用物品和工具、天然气和液化气储箱、家用装 饰等。
国内外焊接电源的研究现状与发展趋势
国内外 研究现状
目前我国针对逆变焊割设备的研究，特别是应用上的研究主要还是在硬开关 逆变焊机的研究；而全桥软开关技术的逆变焊机的研究，在国内除一些高校进行 研究之外，很少有企业进行研究的。至于采用嵌入式系统数字化处理与逆变软开关 技术相结合的方式设计逆变电源方面研究，除本公司外，目前国内未见类似报道。 而在日、美、欧等国和地区，20kHz左右的弧焊逆变器技术已经成熟，产品的 质量较高且产品已系列化。
（2）搅拌摩擦焊为新产品新结构的设计提供了可能。例如以 前熔焊不能连接的热敏感性很强的硬铝、超硬铝及铝基复合 材料材料都可以用搅拌摩擦焊得到可靠连接。搅拌摩擦焊较 小的焊接变形可以实现精密铝合金零部件的制造。用搅拌摩 擦焊实现小尺寸挤压型材的连接，也可以用来制造大尺寸的 船舶夹板、列车壁板、卡车箱体等。
摩擦焊介绍全解课件
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。
焊接工艺的摩擦焊接技术要点
焊接工艺的摩擦焊接技术要点摩擦焊接是一种利用材料的塑性变形和摩擦加热产生摩擦热的焊接方法。
它具有高效、环保、高质量等优点，在工业生产中得到广泛应用。
本文将介绍焊接工艺的摩擦焊接技术的要点，包括摩擦焊接的原理、工艺参数的选择、工艺控制等方面。
一、摩擦焊接的原理摩擦焊接是利用两个工件在轴向力和旋转力的作用下，在接触面发生塑性变形并摩擦加热，随后停止转动时两个工件之间恢复到冷状态下的接触面结合而形成的一种焊接方法。
摩擦焊接的原理包括以下几个方面：1. 摩擦热效应：工件在接触面相对运动时，由于摩擦热的产生，使工件的温度升高，达到可塑性变形的要求，从而实现焊接。
2. 塑性变形效应：由于轴向力的作用，使接触面的工件产生塑性变形，使得工件表面的氧化层和脏物得以去除，从而使工件之间达到更好的接触。
3. 冷却效应：在停止摩擦时，工件由于冷却，焊缝完成固化，从而使工件之间形成连接。
二、摩擦焊接的工艺参数选择摩擦焊接的工艺参数选择是保证焊接质量和效率的重要因素。
1. 旋转速度：旋转速度的选择应根据焊接材料的特性，例如硬度、塑性等综合考虑。
一般来说，旋转速度太低会导致焊缝不均匀，太高则会造成过度烧损。
2. 轴向力：轴向力的选择应根据焊接材料的硬度和要求的焊接质量来确定。
轴向力太小会导致焊缝不牢固，太大则会产生较大的变形和应力。
3. 焊接时间：焊接时间也是影响焊接质量的关键参数。
焊接时间太短会导致焊缝连接不牢固，太长则会造成材料的过度烧损。
三、摩擦焊接的工艺控制工艺控制是确保摩擦焊接质量稳定的关键。
1. 清洁度控制：焊接前应确保接触表面的干净，去除氧化物和污染物，以保证焊接接触质量。
2. 温度控制：焊接时，应根据工件材料和尺寸的变化，对摩擦焊接的温度进行控制。
过高的温度会导致焊缝变硬和断裂，过低的温度会导致焊缝连接不牢固。
3. 压力控制：焊接时的轴向力要适中，太小会导致松散的连接，太大会导致变形和质量缺陷。
4. 油剂选择：摩擦焊接中使用的油剂应该具有良好的冷却性能和润滑性能，以保证焊接过程的稳定。
磨擦焊基本原理
磨擦焊基本原理磨擦焊是一种新型的焊接技术，它是通过摩擦产生的热量将两个工件连接在一起，而不需要使用焊接剂。
它具有许多优点，如无需使用焊接材料，成本低，焊接质量高，焊接速度快等。
下面我们来详细了解一下磨擦焊的基本原理。
一、摩擦热的产生原理在磨擦焊过程中，两个工件之间由于受到来自旋转摩擦的摩擦力，形成了高强度的接触面，两个工件互相摩擦不断摩擦，摩擦力也随之增大，从而储存了大量的摩擦能量。
随着摩擦的加剧，摩擦热也不断增加，最终将工件接头面加热到高温状态。
这时，工件表面原有的氧化铝分解下来，氧逸出，金属表面裸露，金属直接接触，温度又因金属接触面积变小升高，金属表面在高温下变形，由于受到压力作用，工件逐渐发生变形和塑性变形，直至部分熔化，使得局部冷却时会出现较强的降温速度，而引起了固态金属结构的演变。
二、磨擦焊的过程由于磨擦焊是一种通过摩擦加热的焊接方法，因此其整个过程可以分为三个阶段。
（1）压榨阶段在磨擦焊之初，要将工件之间的摩擦力送到一定程度，从而确保工件之间的表面贴合在一起。
这一阶段是整个焊接过程中最重要的一个阶段，也是最为困难的一个阶段。
由于在工件贴合的初始阶段，工件之间受到的压力非常小，需要将摩擦力逐渐增加，最终使其达到足够的大小，这样才能够确保两个工件之间的表面尽可能地贴合。
在这一阶段中，需要调整摩擦力，并同时调整旋转速度，以便随时掌握好焊接质量。
（2）加热阶段经过压榨阶段之后，接下来的一个阶段就是加热阶段了。
也就是说，在工件之间的摩擦力达到一定程度之后，工件开始逐渐升温，并在短时间内达到一定的温度。
在这个温度范围内，工件的材质和物理状态会随之发生相应的变化，最终达到熔化金属和塑性变形的目的。
常用的加热方式有两种，一种是间歇式加热，即定期加热，一种是连续式加热，即一直加热到所需温度。
（3）焊接阶段在加热阶段之后，接下来就是焊接阶段，此阶段的焊点核心热区的温度渐渐达到熔点，但未完全熔化，液态区域也很小。
摩擦焊相关知识点总结
摩擦焊相关知识点总结一、摩擦焊的原理摩擦焊的原理是利用摩擦热效应和机械压力使焊件表面发生塑性变形，从而实现焊接。
摩擦焊的工作原理可以概括为以下几个步骤：1. 接触阶段：两个焊件通过机械压力贴合在一起，形成接触面。
同时，旋转摩擦焊工具，使摩擦热由焊接接触面产生，达到加热的效果。
2. 加热阶段：摩擦焊工具将焊接接触面加热至塑性变形温度，使接触面材料软化并产生塑性变形。
3. 搅拌阶段：通过机械压力和旋转摩擦焊工具使焊接接触面产生搅拌效应，使焊件之间的金属颗粒混合在一起，实现焊接。
4. 冷却阶段：停止摩擦热效应，等待焊接接触面冷却固化，形成坚固的焊接接头。
摩擦焊的原理可以表述为摩擦热效应、塑性变形和搅拌效应的综合作用。
通过控制摩擦焊的工艺参数，可以达到理想的焊接效果和焊缝质量。
二、摩擦焊的工艺参数摩擦焊的工艺参数是影响焊接质量和性能的重要因素，包括摩擦焊工具的转速、轴向压力、径向力、加热时间和冷却时间等。
下面分别对这些工艺参数进行详细介绍：1. 转速：摩擦焊工具的转速是影响摩擦热效应的重要参数。
较高的转速可以产生更多的摩擦热，加热焊接接触面更快，但也可能导致过高的焊接温度和金属流动速度，导致焊接质量下降。
因此，在实际操作中需要根据焊接材料的性质和厚度选择合适的转速。
2. 轴向压力：轴向压力是通过摩擦焊工具施加在焊接接触面上的压力，是实现摩擦焊的关键参数。
适当的轴向压力可以保证焊接接触面的紧密贴合，增加金属材料的接触面积，有利于摩擦热的传递和焊接质量的提高。
3. 径向力：对于摩擦搅拌焊接，径向力是对工件施加垂直于焊缝方向的压力。
通过施加适当的径向力可以保证焊接接触面的搅拌效果，防止焊接接触面出现空隙和气孔，提高焊接质量。
4. 加热时间：加热时间是摩擦焊加热阶段的持续时间，通过控制加热时间可以控制焊接接触面的温度和软化程度，影响焊接质量和强度。
5. 冷却时间：冷却时间是摩擦焊冷却阶段的持续时间，通过控制冷却时间可以保证焊接接触面充分冷却和固化，形成坚固的焊接接头。
摩擦焊
单道焊接过程
对于0.75～50mm铝合金可一道焊接 至今还没有明确搅拌摩擦焊可焊厚度的上 下限 在大厚度焊接时可以采用两道或多道焊
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搅拌摩擦焊
接头力学性能提高
FSW接头静态性能一般超过 熔焊接头 FSW接头性能数据分散性小 FSW接头比熔焊接头疲劳性 能更优 对某些铝合金材料，焊缝和 热影响区的断裂韧性甚至超 过母材
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FSW在航空航天的应用
型 号：SuperStirTM 名 称：Delta II太空 船燃料箱内焊专用设备 制造日期：1999年 制 造 商: ESAB 采 购 方：Boeing
提高强度 30-50% 总 成 本 60% 节约时间 23-60天 Delta II太空船燃料箱内焊专用FSW设备
1999年，波音公司采用FSW生产Delta II和III运载火箭贮箱
3
摩擦焊接概念
摩擦焊（Friction Welding），
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，（有时需要迅速顶锻），通过两侧材料的相 互扩散和动态再结晶而完成连接的一种压焊方法
主要由连续驱动摩擦焊、惯性摩擦焊、搅拌摩擦 焊、线性摩擦焊、三体摩擦焊和摩擦堆焊等组成 摩擦焊是一种优质、高效、节能、无污染的固相 连接方法
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稳态焊敷阶段
400kgf– 1825rpm– 2.2mm/s
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搅拌摩擦点焊 FSSW
（Friction Stir Spot Welding）是FSW中的特定 形式，是针对汽车铝结构车 身的连接而进行开发研究的 FSSW装置安装在机器人臂 上，施焊时由机器人臂移到 要焊部位，夹紧臂下降夹紧 要焊的板，然后搅拌头下降 进行焊接，焊接结束后松开 夹紧臂，整个装置由机器人 臂移到新的点焊位置
摩擦焊接机介绍
摩擦焊接机介绍1、摩擦焊概念摩擦焊是利用工件接触端面相对旋转运动中相互摩擦所产生的热使端部达到热塑性状态，然后迅速顶锻实现的一种固相压焊过程，分连续驱动摩擦焊和惯性摩擦焊两种方法。
2、焊接过程介绍（1）、机械能转化为热能；（2）材料塑性变形；（3）热塑性下的锻压力；（4）分子间扩散再结晶。
3、摩擦焊接点摩擦焊接是使用最原始的焊接原理，但却又是最符合现代最环保先进的绿色焊接方式。
其优点可概括为以下几点：(1)接头质量好且稳定。
焊接过程由机器自动控制，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，接头为锻造组织，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，焊接设备自动化程度高，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，是其它焊接方法如熔焊、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；可改变传统一体化锻造切削方式。
(4)焊接性好。
特别适合异种材料的焊接，与其它焊接方法相比，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；同种材料焊接后强度可胜母材。
(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，没有孤光和火花，没有放射线。
4、摩擦焊后实验效果（1）显微镜组织观察：相同材质时看不出焊接点。
（2）拉伸测试：焊后强度等同于、甚至超过母材。
（3）冲击测试：根据材质不同有所变化，一般也几乎等同于母材。
（4）弯曲测试：即使焊后不经热处理，也同样经得起严格的弯曲试验，不会产生裂痕。
（5）弯曲疲劳实验：与母材相同。
（6）旋转疲劳实验：与母材相同。
5、荣江摩擦焊机优势（1）配备品质监控系统，可对整个焊接过程全面监控。
摩擦焊知识
摩擦焊⏹摩擦焊原理与分类⏹惯性摩擦焊⏹搅拌摩擦焊⏹摩擦焊设备定义：摩擦焊是利用焊件相对摩擦运动产生的热量来实现材料可靠连接的一种压力焊方法。
其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，使界面及其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一、摩擦焊原理及分类⏹1．1 摩擦焊的分类⏹摩擦焊的方法很多，一般根据焊件的相对运动和工艺特点进行分类，主要方法如图1所示。
在实际生产中，连续驱动摩擦焊、相位控制摩擦焊、惯性摩擦焊和搅拌摩擦焊应用的比较普遍。
⏹通常所说的摩擦焊主要是指连续驱动摩擦焊、相位控制摩擦焊、惯性摩擦焊和轨道摩擦焊，统称为传统摩擦焊，它们的共同特点是靠两个待焊件之间的相对摩擦运动产生热能。
而搅拌摩擦焊、嵌入摩擦焊、第三体摩擦焊和摩擦堆焊，是靠搅拌头与待焊件之间的相对摩擦运动产生热量而实现焊接。
1．2 摩擦焊原理⏹同种材质焊接时，最初界面接触点上产生犁削-粘合现象。
由于单位压力很大，粘合区增多。
继续摩擦使这些粘合点产生剪切撕裂，金属从一个表面迁移到另一个表面。
界面上的犁削-粘合-撕裂过程进行时，摩擦力矩增加时界面温度增高。
当整个界面上形成一个连续塑性状态薄层后，摩擦力矩降低到一最小值。
界面金属成为塑性状态并在压力作用下不断被挤出形成飞边，工件轴向长度也不断缩短⏹异种金属的机理比较复杂，除了犁削-粘合-剪切撕裂无力现象外，金属的物理与力学性能、相互间固溶度及金属间化和物等，在结合机理中都会起作用，焊接时由于机械混合和扩散作用，在结合面附近很窄的区域内有可能发生一定程度的合金化，这一薄层的性能会对整个接头的性能有重要影响。
机械混合和相互镶嵌对结合也会有一定作用。
这种复杂性使得异种金属的摩擦焊接性很难预料。
1.2.1．连续驱动摩擦焊1.2.2 惯性摩擦焊1.2.3 相位摩擦焊1.2.4 径向摩擦焊1.2.5 摩擦堆焊1.2.6 线性摩擦焊1.2.7 搅拌摩擦焊二、连续驱动摩擦焊⏹2．1 连续驱动摩擦焊基本原理⏹ 2.1.1 焊接过程⏹连续驱动摩擦焊接时，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。
摩擦焊资料
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摩擦焊 发布者：chinaweld 发布时间：2006-2-7 阅读：1616次
摩擦焊
2008-5-26
摩擦焊
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6． 线性摩擦焊 线性摩擦焊原理如图8所示。待焊的两个工件一个固定，另一个以一定的速度作往复运动，或两个工件作相对往复运动，在压力F的作用 下两工件的界面摩擦产生热量，从而实现焊接。该方法的主要优点是不管工件是否对称，均可进行焊接。近年来，线性摩擦焊的研究较多， 主要用于飞机发动机涡轮盘与叶片的焊接，还用于大型塑料管道的现场焊接安装。
（3）稳定摩擦阶段（t3） 稳定摩擦阶段是摩擦加热过程的主要阶段，其范围从摩擦加热功率稳定值的d点起，到接头形成最佳温度分 布的e点为止，这里的e点也是焊机主轴开始停车的时间点（可称为e′点），也是顶锻压力开始上升的点（图10的ƒ点）以及顶锻变形量的开 始点。在稳定摩擦阶段中，工件摩擦表面的温度继续升高，并达到1300℃左右。这时金属的粘结现象减少，分子作用现象增强。稳定摩擦阶 段的金属强度极低，塑性很大，摩擦系数很小，摩擦加热功率也基本上稳定在一个很低的数值。此外，其它连接参数的变化也趋于稳定，只 有摩擦变形量不断增大，变形层金属在摩擦扭矩的轴向压力作用下，从摩擦表面挤出形成飞边，同时，界面附近的高温金属不断补充，始终 处于动平衡状态，只是接头的飞边不断增大，接头的热影响区变宽。
7． 搅拌摩擦焊 搅拌摩擦焊（FSW）是英国焊接研究所（简称TWI）于1991年发明的一种用于低熔点合金板材焊接的固态连接技术。它是由摩擦焊派生发 展起来的。由于这种工艺能进行板材的对接，并具有固相焊接接头独特的优点，因而在焊接高强度铝合金板材方面获得成功。 搅拌摩擦焊的工作原理如图9所示，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。
摩擦焊接工艺方法
摩擦焊接工艺方法
摩擦焊接是一种金属焊接技术，它是通过利用两个物体之间的摩擦力和压力来产生热量，使得金属表面熔化并形成新的焊接材料。
这种方法可以用于许多不同的材料，包括铝、铜、钛和钢等。
摩擦焊接是一种高效、低成本的焊接方法，因此在许多工业领域中都有广泛的应用。
摩擦焊接的原理是利用旋转工具在两个工件之间产生摩擦热量，使得金属表面熔化并形成新的焊接材料。
焊接过程中，工件的摩擦热量和压力可以通过控制旋转速度、加压力和保持时间来控制。
这种方法不需要使用任何外部焊接材料或气体，因此可以减少成本并提高生产效率。
摩擦焊接的优点是焊接区域周围的变形和应力较小，焊接强度高，焊接过程中不会产生气孔和夹杂物等缺陷。
此外，由于焊接过程中不需要使用任何外部焊接材料，因此可以减少工业废料和环境污染。
摩擦焊接的应用范围广泛，包括航空航天、汽车、船舶、电子、建筑和医疗设备等领域。
在航空航天领域中，摩擦焊接被广泛用于生产飞机和火箭部件。
在汽车制造中，它可以用于制造发动机和变速器零件。
在医疗设备制造领域中，摩擦焊接可以用于制造人工关节等器械。
虽然摩擦焊接具有许多优点，但它也有一些局限性。
首先，它只能用于焊接同种材料，因为不同种类的材料摩擦系数和热导率不同，无法形成有效的焊接。
另外，摩擦焊接需要相对较高的机器和工具成本，因此对于小批量生产来说可能不经济实惠。
总的来说，摩擦焊接是一种高效、低成本、环保的焊接方法。
它在许多工业领域中都有广泛应用，并且在未来的发展中它的应用范围还将不断扩大。
摩擦焊接新工艺概述
摩擦焊接新工艺概述摩擦焊接是一种高效、节能且环保的金属焊接方法。
与传统的熔化焊接方法相比，摩擦焊接不需要加热金属至熔化温度，并且不使用任何外部焊接材料，仅通过摩擦热来实现焊接接头的形成。
这使得摩擦焊接在各个领域中得到了广泛应用。
一、摩擦焊接原理摩擦焊接的原理基于摩擦热的产生，其焊接过程可以分为三个阶段：初接触、塑性流动和焊缝形成。
首先，在摩擦区接触面之间施加一个压力，然后通过旋转产生摩擦热，这将导致金属在焊接区域加热并软化。
随着摩擦加热的继续，金属表面开始发生塑性流动，并且形成一个均匀的摩擦接触。
最后，当处于塑性状态时，停止外部摩擦，并继续施加压力以使金属固化，并形成焊缝。
二、摩擦焊接的应用领域1. 汽车制造业摩擦焊接在汽车制造业中得到了广泛应用。
通过摩擦焊接可以实现车身结构连接、发动机零部件焊接以及座椅和顶篷等部件的连接。
与传统焊接方法相比，摩擦焊接能够提供更强的焊接强度和更高的连接效率。
2. 航空航天工业摩擦焊接在航空航天工业中的应用也日益增多。
通过摩擦焊接可以实现航空发动机零部件的连接，如涡轮转子盘、叶片和轴承座等。
这种焊接技术不仅提供了可靠的连接，还减轻了飞机的质量，提高了飞行效率。
3. 能源行业在能源行业，摩擦焊接被广泛应用于核电站和火力发电厂等设备的制造中。
通过摩擦焊接可以实现管道、换热器和容器等部件的连接，极大地提高了工作效率并降低了能源消耗。
三、摩擦焊接的优势1. 焊接速度快与传统焊接方法相比，摩擦焊接具有更高的焊接速度。
由于不需要加热金属至熔化温度，摩擦焊接可以在几秒钟内完成焊接过程。
2. 节能环保摩擦焊接不需要额外加热和外部焊接材料，因此能够减少能源消耗。
此外，由于不存在熔化和固化的过程，摩擦焊接不会产生焊渣、气体或有害的焊接副产品。
3. 强焊接连接摩擦焊接能够提供高强度的焊接连接，具有良好的机械性能和疲劳寿命。
焊接接头的承载能力往往超过母材本身的强度。
四、摩擦焊接的挑战尽管摩擦焊接具有许多优势，但是仍然存在一些挑战需要克服。
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。
摩擦焊接工艺刀路方式
摩擦焊接工艺刀路方式摩擦焊接是一种先进的固态焊接工艺，通过两个待焊接工件之间的摩擦产生热量，实现工件对接并最终形成牢固的接头。
本文将详细介绍摩擦焊接工艺的刀路方式，主要包括以下方面：切削力控制在摩擦焊接过程中，切削力对焊接质量有着重要影响。
切削力的作用是消除待焊接工件表面的氧化物、污垢和杂质，使其在摩擦过程中能够更好地接触和粘合。
为了控制切削力，可以选择具有合适刀具材料和刀具角度的刀具，同时调整切削用量和切削速度，以获得良好的表面质量和接头强度。
残余应力残余应力是指焊接后留在焊接结构中的内应力。
残余应力对焊接结构的质量和稳定性有重要影响。
为了消除残余应力，可以采取一系列措施，如使用振动法、热处理法、弹性应力消除法等。
此外，合理的接头设计和焊接参数选择也可以降低残余应力的产生。
焊前准备焊前准备是保证摩擦焊接质量和效率的重要环节。
焊前准备包括对待焊接工件的清洗、打磨等，以去除工件表面的污垢、氧化物和杂质，增加待焊接工件之间的接触面积，提高焊接质量。
接头设计接头设计是摩擦焊接的关键环节之一。
接头设计的原则和方法包括选择合适的接头形式和尺寸，以及确定接头部位的形状和结构。
接头设计应充分考虑工件的材质、结构特点和使用要求，以确保焊接质量和工件的承载能力。
焊接参数选择焊接参数选择是影响摩擦焊接质量和效率的关键因素之一。
焊接参数包括电流、电压、气体流量等。
在选择焊接参数时，应根据待焊接工件的材质、厚度和接头类型等因素进行综合考虑。
合理的焊接参数可以提高焊接效率，降低能源消耗，同时保证焊接质量和接头性能。
冷却与保温摩擦焊接过程中的冷却和保温对焊接质量有着重要影响。
合理的冷却和保温措施可以防止工件变形、开裂等问题的产生，同时降低残余应力的产生。
在冷却和保温过程中，应根据待焊接工件的材质、厚度和接头类型等因素选择合适的冷却方法和保温时间，以获得最佳的焊接效果。
热处理热处理是改善焊接质量和接头性能的重要手段之一。
热处理可以消除残余应力，提高接头的致密性和承载能力。
摩擦焊的工艺过程
摩擦焊的工艺过程
摩擦焊是一种无焊接材料的热机械连接方法，利用工件在高速摩擦过程中的塑性变形和表面摩擦产生的热量来达到连接的目的。
其工艺过程如下：
1. 准备工件：准备待连接的工件，确保其表面光洁。
2. 安装夹具：将工件固定在专用夹具上，以保证焊接过程中的稳定性和准确性。
3. 运动开始：启动摩擦焊设备，使工件开始在轴向施力下产生旋转和线性运动。
4. 摩擦阶段：当工件开始旋转和线性运动时，由于摩擦力的存在，工件的表面开始产生高温，并呈塑性变形状态。
5. 塑性变形：在高温和压力的共同作用下，工件表面的金属开始流动，使工件表面产生较高的塑性变形。
6. 温度控制：在摩擦阶段，通过调节摩擦焊设备的参数，如速度、压力等，控制工件表面的温度，以达到合适的焊接温度区间。
7. 温度补偿：由于焊接过程中会产生较高的温度，需要在摩擦焊设备中进行温度补偿，以确保焊接过程的稳定性和可控性。
8. 冷却阶段：焊接完成后，将工件冷却至室温，使焊接处形成
稳定的连接。
9. 结果检验：对焊接处进行质量检验，确保连接的牢固性和可靠性。
10. 后续处理：根据需要，对焊接处进行后续处理，如去毛刺、研磨、抛光等，以提高连接的外观和表面光洁度。
以上就是摩擦焊的工艺过程，具体操作中应根据具体工件的要求和材料特性进行调整。
摩擦焊接工艺方法
摩擦焊接工艺方法
摩擦焊接是一种无需使用电弧或火焰的焊接方法，它利用摩擦热和压
力将两个金属表面熔化并连接在一起。
下面是一个详细的摩擦焊接工
艺方法：
1. 准备工作：首先需要准备好要连接的两个金属材料，并确保它们的
表面光洁、无油污和氧化物。
然后需要选择合适的摩擦焊接设备，包
括夹具、电机、控制系统等。
2. 安装夹具：将要连接的两个金属材料放置在夹具上，并确保它们之
间有足够的间隙。
根据所选设备的要求，调整夹具的位置和角度。
3. 启动电机：启动电机以使其旋转，并将其移动到与材料接触的位置。
根据所选设备的要求，调整旋转速度和移动速度。
4. 施加力量：施加足够的力量以产生摩擦热，并将金属表面熔化。
根
据所选设备的要求，调整施加力量和持续时间。
5. 停止运动：当金属表面开始熔化时，停止旋转和移动，但保持施加
力量。
此时，金属表面会重新结合在一起。
6. 降温：当金属表面重新结合时，停止施加力量，并等待其冷却。
根据所选设备的要求，可以使用冷却水或其他方法加快冷却速度。
7. 完成焊接：当金属材料完全冷却后，检查焊接区域是否均匀、牢固和无裂缝。
如果需要，可以进行后续处理，如磨光、打磨或涂漆等。
总之，摩擦焊接是一种高效、环保和经济的焊接方法，在航空航天、汽车制造、铁路建设等领域得到广泛应用。
通过以上步骤的正确操作和实践，您可以轻松地掌握摩擦焊接工艺方法，并成功地完成各种焊接任务。
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。
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ca. 15 % Massenersparnis Kostenfaktor ≈ 2
Piston Rods Brake Cylinder Converter Turbocharger
Gear Shaft
Crankshaft
Drive Shaft CV joint Prop Shaft
应用实例 – 电池 / 线束 / 触头
焊接的线束
至终端的 „长― 母线
物理横截面
横截面分析的显微图像
摩擦焊的优势
工艺 硬化 – 较其他工艺更低 热影响区域非常小 无气孔 无形变 每0.01秒监控一次整个工艺 无需检查 材料组合是可行的 焊接时间短 无需返工 (焊接后)
应用实例 – 后桥
现行观念 钢 – 铸铁 GGG40 30 kg
新工艺
摩擦焊
新观念 钢–铝 20 kg
磁弧焊
减少 将近 30 %
应用实例 – 刹车盘
当前系列的 刹车盘 重量 减少 % 9,9 kg reverence 摩擦焊接的 刹车盘 8,4 kg - 1,5 kg - 16 %
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Wolfram-Kupfer PM
unlegierter Stahl
Automatenstahl
Aluminium und Aluminium-Legierungen Aluminium PM Gu遝 isen Hartmetall, Werkzeugstahl Kupfer und Kupfer-Legierungen Magnesium und Magnesium-Legierungen Molybd鋘 PM Nickel und Nickel-Legierungen Nickellegierungen PM Niob unlegierter Stahl niedriglegierter Stahl hochlegierter (ferritischer) Stahl hochlegierter (austenitischer) Stahl Stahlgu? Stahl PM Automatenstahl Titanium und Titanium-Legierungen Wolfram PM Wolfram-Kupfer PM
KUKA奥格斯堡的外包焊接部门
小汽车和卡车的桥架
汽车制造工业的应用 发动机零部件 安全零部件 传动系统 导向装置
摩擦焊: 汽车零部件 变速箱变矩器
汽车变速箱变矩器
KUKA Systems | Friction and Magnetarc Welding from Bavaria for China 库卡系统 | “摩擦焊” 来自德国巴伐利亚州
ENGLISH
CHINESE
摩擦焊: 过程
第一阶段: 初始位置
2个工件牢固地夹紧 1个工件为固定的，而另一个工件则需旋转 (n)
Magnesium und M.-Legierungen Kupfer und Kupfer-Legierungen Nickel und Nickel-Legierungen hochlegierter (austenit.) Stahl Titanium und T.-Legierungen hochlegierter (ferrit.) Stahl Nickellegierungen PM niedriglegierter Stahl
机械工程技术中的应用
摩擦焊: 一般市场
螺纹轴头
系紧螺栓
转向 连接叉 千斤顶
联系方式
KUKA工业公司 电话： +86 512 3665 1288 销售人员： 聂波（18020200265）
[x] [ ] PM
schwei遙 ar wenig oder keine Erfahrungen Pulvermetall
Aluminium PM
x x
Molybd鋘 PM
Wolfram PM
适合摩擦焊的材料 组合
Hartmetall, Werkzeugstahl
Airbag Nietscheibe
Wheels
Glow bar
Contacts for Lithium Batteries
Cable connectors
Shock Absorber
Integralscheibe (GJL)
Tank inlet
Rear Axles Break Disc Valves
n
第二阶段: 加热
2个工件以设定并精确控制的压力F1接触在一起 旋转和接触的压力产生摩擦力，使焊接面加热
F 1
第三阶段: 焊接过程
在焊接周期中，工件将停止在一个定义并监控的位 置 施加更大的压力F2,焊接完成
n
F 2
摩擦焊: 材料组合
安全传输的最大制动力矩 (3250 Nm) 减轻重量意味着减少 CO2 排放
www.kuLeabharlann
应用实例 – 部分零件
涡轮增压器 (钢 / 镍)
重量减少 将近 10 %
双层壁焊接的中空辐轮 (铝 / 铝)
中空的阀 (钢 / 钢) 传动轴 (铝 / 钢)
安全气囊 (钢 / 钢)
监控 特点 焊接时间
KUKA摩擦焊 & 磁弧焊
摩擦焊: 双层壁焊接的中空辐轮
双层壁的摩擦 焊接
底座: Al Si 11 Mg 辐组: GK - Al Si 12
中空 — 辐轮轮辋
RS 2
RS 45
Maschinensondergrö ßen auf Anfrage (z.B.RS 20, RS 140, RS 1000)
RS 30
RS120 - 300
KUKA 摩擦焊和磁弧焊在汽车上到处可见
Massenersparnis
Verbundgussscheibe (SHW)
摩擦焊和磁弧焊的优点: 恒定的的热量输入，不产生形变 无需为平衡操作而预先进行重新校准
摩擦焊: 涡轮和涡轮增压器 用于小汽车，卡车和船舶柴油发动机的涡轮增压器 涡轮
Gu遝 isen
Stahlgu?
Stahl PM
Niob
设备型号
Schweißquerschnitt massiv , werkstoffabhä ngig Stauchkraft ) Max (mm² ) Maschinentyp max. (kN) Min (mm² RS 2 20 15 160 RS 5 50 25 330 RS 12 120 95 1000 RS 30 300 220 2500 RS 45 450 380 3750 RS 80 800 600 6600 RS 125 1250 1250 10000 RS 300 3000 1600 24000