金属工艺学课程论文

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题目：摩擦焊在汽车制造业中的应用

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一、前言

焊接技术是一种在高温或高压条件下，利用焊接材料（焊条或焊丝）将两个或两个以上的母材（待焊接的工件）联接为整体的工程技术。焊接工艺水平直接决定了结构件的制造成本、焊接质量以及可靠性。焊接是汽车生产流水线上一项不可或缺的加工工序，汽车最主要的车架、车桥、车身、车厢、变速箱、发动机等几大零部件的加工，也都离不开焊接。目前，在汽车生产制造中使用的焊接工艺有很多种，如气体保护焊、电阻焊、氩弧焊、电弧焊、激光焊等。

在汽车制造中发动机、车身和总装是三大总成，在三大总成制造系统中，冲压、焊接、总成、涂装四大车间全都离不开焊接技术，即便涂装线上也有刮擦钎焊和金属腻子钎涂的工序。车工业中，焊接是汽车零部件与车身制造中的一个关键环节，起着承上启下的特殊作用，同时，汽车产品的车型众多，成形结构复杂，零部件生产专业化、标准化以及汽车制造在质量、效率和成本等方面的综合要求，都决定了汽车焊接加工是一个多学科、跨领域和技术集成性强的生产过程。

二、摩擦焊在汽车制造业中的应用

2.1 摩擦焊简介

摩擦焊是一种通过工件接触面摩擦将机械能转换成热能进行焊接的一种固相连接方法。摩擦焊起源于100多年前的英国，经半个多世纪的研究发展，摩擦焊技术逐渐成熟起来，进入推广应用阶段。自从20世纪50年代以来，摩擦焊以其优质、高效、低耗环保的突出优点受到所有工业强国的重视。自1957年哈尔滨焊接研究所开始研究摩擦焊技术以来，摩擦焊已经在我国汽车制造、电力电气、石油钻探、工艺装备等工业部门得到广泛应用。

摩擦焊种类丰富，有旋转摩擦焊、线性摩擦焊、径向摩擦焊、搅拌摩擦焊、超声波焊接等。几种焊接方式凭各自的优点在汽车制造业都有广泛应用。

2.2摩擦焊在汽车制造业的应用

搅拌摩擦焊是一种连续的、纯机械的新型固相连接技术。搅拌摩擦焊焊接过程中，搅拌针通过搅拌、摩擦使焊缝金属材料热塑化，热塑化材料在搅拌头的旋转摩擦作用下由搅拌针的前部向后部转移过渡，过渡后的热塑化金属在搅拌轴肩的作用下受到了挤压和锻造，最终得到了由精细的锻造组织构成的焊缝接头，由于整个焊接过程中被焊接金属材料没有经过“熔化—凝固”过程，所以得到的是优异的固相接头连接。搅拌摩擦焊缝组织不存在热裂纹、液化裂纹、氢气孔等在熔化焊接工艺中经常存在的焊接缺陷；焊接接头可以采用对接、搭接或丁字接头等多种形式；接头强度可以达到或接近母材强度，对于2000和6000 系列铝合金，通过焊后时效处理可以大大提高接头强度。目前，搅拌摩擦焊在汽车制造工业中已经实现的应用有：发动机、底盘、车身支架、铝合金轮毂、散热器、液压成形管附件、铝合金车门、发动机罩盖、行李箱盖、轿车铝合金车身框架、载货车车身轻质合金部件、燃油箱、旅行车的铝合金车身、客车车身等。

旋转摩擦焊是以一个工件的中心线为轴，相对另一个工件作旋转运动。主要用于具有圆形横断面的工件。在电控技术和机械技术高度发展的前提下，目前可实现有相位要求的工件的摩擦焊，扩大了旋转摩擦焊的应用领域。旋转摩擦焊目前已经应用于冲焊结构车桥、气门、安全气囊、操纵杆、花键轴、拨叉、异种金属管件的焊接。目前最成功的应用是载货车车桥轮毂轴管的摩擦焊。

线性摩擦焊是一种利用被焊工件接触面在压力作用下相对往复运动摩擦产生热量从而实现焊接的固态连接方法，它拥有传统熔焊方法无法比拟的优点，与其它摩擦焊，如旋转摩擦焊相比较其应用范围更加广泛，可用于非圆形截面等不规则构件的焊接。然而，由于线性摩擦焊的设备太昂贵，当今线性摩擦焊的应用主要集中在发动机的制造与维修领域，相信通过不断努力，线性摩擦焊将广泛应用于汽车制造业。

三、摩擦焊在汽车制造业中的发展前景

随着轿车的发展日趋小型化与轻量化，汽车材料也不断向多元化发展，如铝镁合金、热塑性合成材料及复合材料等，由于车身中采用了大量的复合材料，为了达到车身结构多方面的要求，就必须根据不同材料采用不同的焊接工艺因此，必须坚持技术创新，大力加速发展高效节能的焊接新工艺及新设备。而搅拌摩擦

焊真好适合于焊接熔点比较低的合金、塑铝复合材料、硬质塑料，如熔点在500~700 ℃的铝合金、镁合金等材料。在汽车产品设计时采用上述材料，既可以减轻车体质量还可以实现材料替代，以缓解钢铁材料资源日益紧缺的情况。

另外，利用超声波实现焊接的超声波焊接在汽车微电子领域、注塑件的连接中应用前景也比较广。超声波焊接是利用超声波频率产生的机械振动，在静压力下将弹性振动能量转变为工件之间的摩擦功，使母材产生形变和有限的温升，在母材不发生熔化的情况下实现连接的一种固相焊接技术。这种焊接技术对工件要求比较高，焊接接头美观且质优，适合焊接汽车的微电子结构。

总的来说，摩擦焊在汽车制造业有较为可观的发展情景，我国的焊接技术正在新的起点上向着自动化、信息化、智能化方向快速前行。但从整体水平来说，与先进国家的同行业相比，焊接技术水平尚有较大的差距，我们的进步空间还有很多。

四、结论

总而言之，焊接工艺，尤其是摩擦焊凭其优质、高效、环保节能灯优点现在已经在汽车制造业有了广泛应用。汽车工业制造水平的不断发展，对摩擦焊焊接工艺提出了更高的要求，汽车零部件的品质是确保整车品质的前提，而焊接工艺无疑是确保汽车零部件品质的基础。因此，必须重视汽车零部件的焊接工艺，由摩擦焊的发展推动焊接业的发展，再带动汽车工业的发展，缩小我国与发达国家的技术差距。