1、LOGO焊接成型原理焊接成型原理长春工业大学材料科学与工程学院长春工业大学材料科学与工程学院课件制作：徐世伟课件制作：徐世伟指导教师：刘耀东指导教师：刘耀东第九章第九章 摩擦焊连接方法与基本原理摩擦焊连接方法与基本原理 摩擦焊摩擦焊(Friction Welding)是一种压焊方法是一种压焊方法，它是在外力作用下，利用焊件接触面之间的相对摩，它是在外力作用下，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，使接触面及其临近擦运动和塑性流动所产生的热量，使接触面及其临近区金属达到粘塑性状态并产生适当的宏观塑性变形，区金属达到粘塑性状态并产生适当的宏观塑性变形，通过两侧材料间的相互扩散和动
2、态再结晶而完成焊接通过两侧材料间的相互扩散和动态再结晶而完成焊接的。的。Contents9.19.29.39.49.5 9 .1 摩擦焊基本原理摩擦焊基本原理u图图9一一1是摩擦焊的基本形式，两个圆断面的金属是摩擦焊的基本形式，两个圆断面的金属工件摩擦焊前，工件工件摩擦焊前，工件1夹持在可以旋转的夹头上，夹持在可以旋转的夹头上，工件工件2夹持夹持 图图9，1摩擦焊原理示意图摩擦焊原理示意图 1一工件一工件;2一工件一工件;3一旋转夹头一旋转夹头;4一移动夹头一移动夹头(a)形成相对转动形成相对转动b) 施加压力两界面接触施加压力两界面接触(C)进行焊接进行焊接(d)焊接结束焊接结束Conten
3、ts9.2 摩擦焊分类摩擦焊分类 图图9.2搅拌摩擦焊原理搅拌摩擦焊原理9.2.1 搅拌摩擦焊搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding） 一种铝合金搅拌摩擦焊头的强度高一种铝合金搅拌摩擦焊头的强度高15%20%，伸长，伸长率高率高1倍，断裂韧度高倍，断裂韧度高30%，接头区为细晶组织，焊缝，接头区为细晶组织，焊缝中无气孔、裂纹等缺陷中无气孔、裂纹等缺陷;此外，焊件焊后残余变形很小，此外，焊件焊后残余变形很小，焊缝中的残余应力很低。焊缝中的残余应力很低。 这种方法的这种方法的缺点缺点是，为了避免搅拌引起的振动力使焊是，为了避免搅拌引起的振动力使焊件偏离正确的装配方位，在施焊时必须把
4、焊件刚性固定，件偏离正确的装配方位，在施焊时必须把焊件刚性固定，从而使它的工艺柔性受到限制。从而使它的工艺柔性受到限制。 搅拌摩擦焊技术及其工程应用的开发进展很快，已在搅拌摩擦焊技术及其工程应用的开发进展很快，已在新型运载工具的新结构设计中开始采用，如铝合金高速船新型运载工具的新结构设计中开始采用，如铝合金高速船体结构、高速列车结构及火箭箭体结构等。体结构、高速列车结构及火箭箭体结构等。 连续驱动摩擦焊是一工件固定不转动，另一工件被连续驱动摩擦焊是一工件固定不转动，另一工件被驱动机构驱动到恒定转速驱动机构驱动到恒定转速n。在不转动的工件上施以轴向。在不转动的工件上施以轴向压力压力P1推向转动工
5、件。两工件相接触，焊接过程开始。推向转动工件。两工件相接触，焊接过程开始。转速仍保持不变。经过一定时间，界面温度达到材料锻造转速仍保持不变。经过一定时间，界面温度达到材料锻造范围，转动工件脱开驱动并制动，转速从范围，转动工件脱开驱动并制动，转速从n降至零。在制降至零。在制动过程中轴向压力常增大至动过程中轴向压力常增大至P2使界面金属产生顶锻，并使界面金属产生顶锻，并保持到工件冷却。在顶锻过程中界面热塑材料被挤出界面保持到工件冷却。在顶锻过程中界面热塑材料被挤出界面形成飞边。连续驱动摩擦焊典型特性曲线见图形成飞边。连续驱动摩擦焊典型特性曲线见图9一一3。9.2.2 连续驱动摩擦焊连续驱动摩擦焊
6、惯性摩擦焊惯性摩擦焊是在焊接过程开始前输人焊接所需的全是在焊接过程开始前输人焊接所需的全部机械能。一工件固定不转动，转动的工件装在带有可更部机械能。一工件固定不转动，转动的工件装在带有可更换的飞轮组的转动夹具上，整个转动部分被驱动到转速换的飞轮组的转动夹具上，整个转动部分被驱动到转速n0后脱开驱动。使两工件接触并施加轴向压力后脱开驱动。使两工件接触并施加轴向压力P，焊接过程，焊接过程开始。飞轮的能量通过工件结合面上的摩擦迅速消耗，转开始。飞轮的能量通过工件结合面上的摩擦迅速消耗，转速减至零，焊接结束。在转动停止前摩擦扭矩有一个急剧速减至零，焊接结束。在转动停止前摩擦扭矩有一个急剧上升现象。上升
7、现象。 惯性摩擦焊一般是在恒定压力下完成惯性摩擦焊一般是在恒定压力下完成(也有采用二级也有采用二级压力方法，即达到初速压力方法，即达到初速n0 后先施加压力后先施加压力P1，当转速下降，当转速下降至某个值时再增加压力至至某个值时再增加压力至P2保持到焊接结束保持到焊接结束)。9.2.3 惯性摩擦焊惯性摩擦焊图图9一一3连续驱动摩擦连续驱动摩擦焊典型特性曲线焊典型特性曲线图图9一一4惯性摩擦焊惯性摩擦焊 典型特征曲线典型特征曲线Contents9.3 摩擦焊接过程分析摩擦焊接过程分析 这里我们主要讨论应用最广泛的结构钢这里我们主要讨论应用最广泛的结构钢连续驱动摩擦焊的焊接过程及其热源特点。连续驱动摩擦焊的焊接过程及其热源特点。9.3.2 摩擦焊热源的特点摩擦焊热源的特点Contents 9.4 摩擦焊规范参数摩擦焊规范参数Contents 9.5 摩擦焊接头的缺陷及检测摩擦焊接头的缺陷及检测本章小结本章小结
