5種摩擦焊接類型都有那些？它們的應(yīng)用領(lǐng)域有哪些？

發(fā)表時(shí)間：2021-04-01 15:50作者：正晨摩擦焊

什么是摩擦焊接？

在分解不同類型之前，讓我們定義稱為摩擦焊接的固態(tài)焊接過程。固態(tài)焊接是指不使用外部熱量的焊接過程。相反，將外部壓力施加到固態(tài)以形成焊縫。在摩擦焊接中，待接合的工件相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)。這種運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生摩擦，從而加熱接觸表面上的材料。施加高壓力直到焊接周期結(jié)束。摩擦焊接可用于連接直徑超過100毫米的各種金屬（例如鋼和鋁）條和管。

摩擦焊接如何工作

摩擦焊接的工作原理是遵循摩擦的基本原理。該過程使用摩擦在焊接界面處產(chǎn)生塑性熱。例如，鋼上產(chǎn)生的摩擦熱通常在900-1300攝氏度左右。在達(dá)到適當(dāng)?shù)臏囟群?，將逐漸施加外部壓力，直到工件形成永久性的焊接接頭。

盡管有幾種不同的摩擦焊接類型，但是它們都遵循共同的工作原理。首先，將一個(gè)工件放置在轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)的卡盤中，將另一個(gè)保持靜止。轉(zhuǎn)子使已安裝的工件高速旋轉(zhuǎn)。壓力被施加到靜止的工件上，使其與旋轉(zhuǎn)的工件接觸。當(dāng)工件接觸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生高摩擦力，并在接觸的表面上產(chǎn)生大量熱量，直到兩種材料軟化（也稱為塑化）。一旦材料達(dá)到塑化狀態(tài)，便會(huì)向靜態(tài)零件施加更高的鍛造壓力，從而迫使兩種材料融合在一起。在零件融合在一起并且界面開始冷卻之后，一旦溫度降低并且材料重新凝固，轉(zhuǎn)子就會(huì)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

5種摩擦焊接類型

1.慣性摩擦焊接

什么是慣性摩擦焊接？慣性摩擦焊接具有固定在卡盤和主軸上的不同尺寸的飛輪。電機(jī)連接到主軸以旋轉(zhuǎn)零件。在焊接循環(huán)開始時(shí)，電機(jī)連接到主軸，并將零件旋轉(zhuǎn)到所需的轉(zhuǎn)速。一旦達(dá)到所需的速度，就將電機(jī)從主軸上斷開。根據(jù)零件，主軸，卡盤和飛輪的重量，自由旋轉(zhuǎn)部件會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)慣性。此時(shí)，將進(jìn)行如上所述的摩擦焊接過程，利用旋轉(zhuǎn)慣性將零件放在一起時(shí)產(chǎn)生摩擦熱。了解為什么要將慣性焊接與CNC加工相結(jié)合。

2.直接驅(qū)動(dòng)摩擦焊接

在此過程中，主軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)永久固定在主軸上。當(dāng)兩個(gè)部件放在一起時(shí)，電動(dòng)機(jī)繼續(xù)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)部件，從而產(chǎn)生摩擦熱。根據(jù)定義的CNC程序，隨著焊接過程的進(jìn)行，主軸會(huì)持續(xù)減速，從而將主軸停在預(yù)定位置。當(dāng)希望在焊接部件之間有特定的方向時(shí)，這種類型的摩擦焊接是有益的。

3.線性摩擦焊接

這個(gè)過程類似于慣性摩擦焊接。但是，移動(dòng)的卡盤不會(huì)旋轉(zhuǎn)。相反，它以橫向運(yùn)動(dòng)振蕩。在整個(gè)過程中，兩個(gè)工件均保持在壓力下。與慣性焊接相比，該過程要求工件具有高剪切強(qiáng)度并涉及更復(fù)雜的機(jī)械。這種方法的一個(gè)好處是它可以連接任何形狀的零件（而不僅僅是圓形界面）。

4.攪拌摩擦焊（FSW）

FSW是一種固態(tài)連接過程，使用一種非消耗性的工具來連接兩個(gè)相對(duì)的工件。旋轉(zhuǎn)刀具和工件材料之間的摩擦?xí)a(chǎn)生熱量，這會(huì)導(dǎo)致界面處的區(qū)域變軟。沿接合線移動(dòng)工具時(shí)，它會(huì)將兩種金屬的軟化材料機(jī)械混合，并通過工具施加的機(jī)械壓力鍛造焊接界面。FSW用于現(xiàn)代造船，火車和航空航天應(yīng)用。

5.軌道摩擦焊接

軌道摩擦焊接類似于旋轉(zhuǎn)摩擦焊接，但是兩個(gè)焊接零件都沿相同的方向和相同的速度旋轉(zhuǎn)，但是它們的軸偏移了最多1/8英寸。隨著焊接周期的完成和轉(zhuǎn)速的降低，零件又返回同一軸線，并且在材料重新凝固的同時(shí)保持了鍛造壓力。

應(yīng)用領(lǐng)域

摩擦焊接可用于制造更好的工業(yè)輥，管和軸。該工藝通常用于制造用于工業(yè)打印機(jī)，物料搬運(yùn)設(shè)備以及汽車，航空航天，船舶和石油應(yīng)用的子組件。組件的其他示例包括齒輪，軸管，傳動(dòng)系統(tǒng)，閥門，液壓活塞桿，卡車滾輪襯套，泵軸，鉆頭，連接桿等。