摩擦焊接工艺流程【详解】

摩擦焊接工艺

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摩擦焊接是利用焊接接触端面相对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，完成焊接的一种压焊方法。国内摩擦焊接的种类有：搅拌摩擦焊接和震动摩擦焊接。

应用

摩擦焊接是一种锻造焊接过程。在压力作用下，两个管件表面之间发生摩擦，摩擦力产生热量形成焊缝。两个表面之间的相对运动或摩擦要持续进行，直到产生足够的热量为止。之后，停止摩擦，两部分便在足够的作用力下锻接在一起，形成焊缝。在大多数应用场合下，都是对管件圆周或圆柱状零部件进行焊接，相对运动容易产生摩擦。有两种不同的摩擦焊接方式，其不同点是将能量传入该系统的途径不同：有连续驱动方式，或利用储存的惯性能量进行方式。

摩擦焊接不仅可用于塑料制品焊接，还可以用于钢－钢，钢－铝，铜－铝等不同表面的焊接，而这些是普通焊接很难做到的。摩擦焊接速度很快，每个工件只需要几秒，而普通焊接需要数倍的时间。而且摩擦焊接不产生电焊烟尘和锰、镍等对人体有害的职业病危害因素。摩擦焊接的强度也很大，有时甚至比材料本身的强度还要大，也就是当外力用力拉扯时，首先断裂的是没有焊接的材料本身而不是焊接点。

历史

摩擦焊接的起源可追溯到公元1891年，当时美国批准了这种焊接方法的第一个专利。该专利是利用摩擦热来连接钢缆。随后德国、英国、前苏联、日本等国家先后开展了摩擦焊接的生产与应用。我国早在1957年就通过封闭加压原理实验成功了铝－铜摩擦焊。经过50多年的发展，摩擦焊接以其优质、精密、高效、节能的特色，在航空、航天、核能、海洋开发等高技术领域及电力、机械制造、石油钻探、汽车制造等产业部门都得到了广泛的应用。发展

传统的摩擦焊方法的不足之处是，对不能旋转的零部件不能够实施焊接。管体可能有18m 那么长，为了使摩擦焊接法能够用于管道焊接，开发出一种新的改型。这种新的改型与传统的摩擦焊接方法的主要区别是：在刚性圆环形成过程中，采用不同的填充材料。焊接圆环被放置在两根管子之间，在轴向压力下旋转焊接圆环，即可产生所需要的摩擦力和与之相关的热量。当两部分组件相互接触时，在旋转的焊接圆环与两根管子之间的摩擦便可使接触区的温度升高，直至达到相互锻接的温度为止。在此瞬间，焊接环的旋转很快停止，轴向压力随之升高到最终的锻接压力。锻接压力可借助爆炸力（液动或气动）来施加。

摩擦焊接过程包括四个阶段

1、将焊接工件近焊接环；

2、使焊接工件与填充环接触，并使焊接环开始旋转；

3、轴向压力开始上升，从而使温度升高，直至达到锻造温度；

4、焊接环停止旋转并施以最后的锻造力。

其中，第二个阶段为干摩擦阶段，此时使焊接组件在最初的低压下开始接触，以清理端面，使之达到预热程度，并在第三个阶段开始之前减小摩擦系数。本阶段需要持续一段时间。因为此时摩擦系数颇大，故需颇大的功率来旋转焊接圆环。

第三阶段压力开始升高，焊接组件之间的摩擦加大。施焊材料变得脆弱并呈现- 流淌- 状态，即形成- 烧化- 的现象。材料的- 熔化- 使污物从焊缝界面上清除掉。，当预先设置的短管到达限定的位置时，本阶段的工作结束，旋转应尽可能快的停止。

第四个阶段即最后一个阶段，压力会上升到足以使焊接组件达到能锻接在一起的程度。由于没有热输入，该阶段可对接合件进行附加的机械加工，以促进显微组织的进一步精细化。可借助液压缸或气动锤冲击管端的方式施加锻造压力。本阶段一旦结束，焊接过程便宣告完成，便可将焊接工件立即拆卸。

摩擦焊接产品的检测

常用的摩擦焊接样品破坏性检测项包括：弯曲、拉伸、抗压、金相组织、抗疲劳、硬度、弯曲、剪切、显微摄影等常用的摩擦焊接样品非破坏性检测项包括：超声波探伤、渗透、泄漏试验、目视检测、表面蚀刻、压力测试、硬度、尺寸等项目。

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