摩擦焊搅拌工具只承受沿轴线的正压力和与旋转方向相反的摩擦扭矩,且随着下压深度的增加,正压力和摩擦扭矩逐渐增大:稳定焊接阶段搅拌针侧面除了前半部分承受压力和扭矩,还会承受与焊接方向相反的阻力以及由它产生的弯矩。当焊接过程进入稳定阶段时,摩擦焊搅拌工具承受的载荷只与轴肩和搅拌针的尺寸有关。摩擦焊搅拌工具的优化实验表明前进侧和后退侧的热机械影响区由于经历的热影响和搅拌作用不同,微观组织的晶粒尺寸和形态不同;水平轴肩圆柱螺纹摩擦焊搅拌工具(2#)在两种焊接速度下(33毫米/分钟和50毫米/分钟),得到的焊缝表面光滑、飞边较少,焊合区微观组织细小均匀、无方向性,综合力学性能较优。低耗:摩擦焊不需要特殊的焊接电源,所需能量为传统焊接工艺的20%左右。摩擦焊参数
摩擦焊搅拌工具的二级填充修复是在完成一级填充修复后,选用与一级填充修复留下的缺孔直径相同、厚度为1〜20毫米的二级填充片填入一级填充修复留下的缺孔下部;摩擦焊搅拌工具选用搅拌针直径小于二级填充片直径I毫米或I毫米以下的搅拌头和与之匹配的静止轴肩,以与一级填充修复相同的方法完成二级填充修复;三级填充修复是在完成二级填充修复后,选用与二级填充修复留下的缺孔直径相同、厚度为I〜20毫米的三级填充片填入二级填充修复留下的缺孔下部;摩擦焊搅拌工具选用搅拌针直径小于三级填充片直径I毫米或I毫米以下的搅拌头和与之匹配的静止轴肩,以与一级填充修复相同的方法完成三级填充修复;以此类推,当进行到后面一级填充焊时,改用直径大于匙孔直径的无针搅拌头,以与一级填充修复相同的方法进行后面一级填充焊,完成后面一级填充修复后撤回搅拌头和静止轴肩,匙孔的整个修复过程结束。摩擦焊参数摩擦焊焊接的对象主要是回转形零件。
目前主要用于圆柱形轴心对称零件的焊接,但近期研究的相位控制摩擦焊、线性摩擦焊、搅拌摩擦焊等成功地解决了轴心不对称且具有相位要求的非圆柱形构件乃至板件对接等焊接问题,进一步扩大了摩擦焊的应用范围。摩擦焊的几种常用分类:连续驱动摩擦焊:普通的摩擦焊方法。焊接两个圆形横断面工件时,首先使一工件以中心线为轴高速旋转,然后将另一工件向旋转工件施加轴向压力,开始摩擦加热。达到给定的摩擦焊时间或规定的摩擦变形量,即接头加热到焊接温度时,立即停止工件的转动,同时施加更大的轴向压力,进行顶锻焊接。
摩擦焊搅拌工具的主要作用是保证连接区材料产生足够的塑性变形,并控制焊针周围塑性体的流动,形成优良的焊接接头。摩擦焊搅拌工具包括同轴装配的刀柄和搅拌针,刀柄的底端设有向内凹陷的同轴孔,搅拌针的末端滑动连接于同轴孔内,还包括同轴设置的外套,外套连接于刀柄的底端外侧,外套与刀柄之间通过螺纹连接,外套拧紧可实现搅拌针与刀柄之间的预紧力,刀柄与搅拌针之间设置一碟簧,外套与搅拌针之间设置第二碟簧。结构简单,成本较低;纯机械机构的压力控制方式运行稳定性更高,响应实时性更好。惯性摩擦焊也可焊接直径为100毫米的棒材或截面积为60厘米2的管件。
在惯性摩擦焊的焊接循环结束时,焊缝承受的巨大的扭转力矩使得焊缝产生的螺旋形变和热扩散作用有助于提高焊缝强度,为典型的惯性摩擦焊头中存在的螺旋形变交流线。典型的惯性只有两个控制参数,焊接能量(飞轮转速)和焊接压力,而且飞轮转速可以在焊接开始信号前加以控制,因此在实际焊接过程中上只需监控一个参数,容易实现精确控制。对于大多数焊接材料及几何形状来说,参数可以预先计算,而且这种焊接工艺参数可以进行数学比例放大(即:利用小样件来研制大型结构件)。在工艺参数中,影响摩擦焊搅拌工具质量的主要参数有轴肩直径大小、搅拌针形状、旋转频率及焊接速度。摩擦焊参数
摩擦焊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。摩擦焊参数
摩擦焊在国内外的发展为什么非常迅速,应用非常普遍,这是由于它本身具有一系列的优点。摩擦焊优点包括如下几个方面:接头的焊接质量好、稳定。我国用低温摩擦焊生产的铝铜过渡接头,其废品率0.01%;锅炉厂采用摩擦焊代替闪光焊生产省煤器蛇形管,焊接的废品率由原来的10%降低到0.001%。用摩擦焊代替闪光焊生产汽车排气门,焊接的废品率由原来的1.4%下降到0.04~0.01%。从以上例子可以看到,摩擦焊的废品率非常低,是一般焊接方法的1%左右。适于焊接异种钢和异种金属:摩擦焊可以焊接普通的异种钢,还可以焊接常温和高温机械、物理性能差别很大的异种钢和异种金属,如碳素结构钢—高速工具钢;铜—不锈钢等。摩擦焊参数