什么是摩擦焊接原理是什么生活中哪些运用会被推广吗

羊驼毛2023-05-04  35

摩擦焊是两个平面之间通过机械方式进行高速的摩擦,并在摩擦时施加一定的轴向力,当其产生足够的热量时,使两个面的表面金属溶化,形成焊接接头的方法。

这种焊接方法在生活中运用的不是很多,好象还没大面积推广应用。

属于压力焊的一种。

在压力作用下,通过待焊工件的摩擦界面及其附近温度升高,材料的变形抗力降低、塑性提高、界面氧化膜破碎,伴随着材料产生塑性流变,通过界面的分子扩散和再结晶而实现焊接的固态焊接方法。

摩擦焊通常由如下四个步骤构成:

1、机械能转化为热能;

2、材料塑性变形;

3、热塑性下的锻压力;

4、分子间扩散再结晶。

摩擦焊相较传统熔焊最大的不同点在于整个焊接过程中,待焊金属获得能量升高达到的温度并没有达到其熔点,即金属是在热塑性状态下实现的类锻态固相连接。相对传统熔焊,摩擦焊具有焊接接头质量高——能达到焊缝强度与基体材料等强度,焊接效率高、质量稳定、一致性好,可实现异种材料焊接等。

摩擦焊接以其优质、高效、节能、无污染的技术特色,在航空、航天、核能、兵器、汽车、电力、海洋开发、机械制造等高新技术和传统产业部门得到了愈来愈广泛的应用。下面以摩擦焊接在航空航天工业与汽车工业中的应用举例说明。(1)航空航天工业随着现代高性能军用航空发动机的不断更新,其主要性能指标——推重比亦不断提高。同时对发动机的结构设计、材料及制造工艺均提出了更高的要求。从70年代起,以美国GE公司为代表,在军用航空发动机转子部件(盘+盘、盘+轴)制造中,率先成功地采用了惯性摩擦焊接技术。GE公司生产的TF39航空发动机的16级压气机盘;CMF56航空发动机的1-2级,4-9级,以及压气机轴;F101航空发动机的1-3级盘与鼓及前轴颈,5-9级盘与鼓及后轴颈等均采用了摩擦焊接工艺,有的还采用了粉末冶金—等温锻造—摩擦焊接组合工艺。API(Udimet700、Astroloy)、In100和René95及In718之类的粉末高温合金盘已成功地采用了惯性摩擦焊接,其焊接接头性能可达到母材的水平。美国Textron Lycoming公司生产的新型大功率T55涡轮喷气发动机的前盘与前轴、后轴的连接都是采用盘+轴一体的摩擦焊接结构。P&W公司将摩擦焊接列为80年代发动机制造中的五项重大焊接技术之一;德国MTU公司正在开展高压压气机转子等大型部件的摩擦焊接技术研究;法国海豚发动机也将摩擦焊接推广应用于减速器锥形齿轮的焊接,等等。国外一些先进的航空发动机制造公司已将摩擦焊接作为焊接高推重比航空发动机转子部件的主导的、典型的和标准的工艺方法。普遍认为摩擦焊是可靠、再现性好和可信赖的焊接技术。在飞机制造中,摩擦焊接也展现了新的应用前景。AISI4340超高强度钢因其具有高的缺口敏感性和焊接脆化倾向,当用来制造飞机起落架时,国外规定不允许采用熔化焊接方法施焊,已成功地进行了4340管与4030锻件起落架、拉杆的摩擦焊接。此外,直升飞机旋翼主传动轴的NitralloyN合金齿轮与18%高镍合金钢管轴的焊接、双金属飞机铆钉、飞机钩头螺栓等均采用了摩擦焊接,这表明摩擦焊接技术已渗透到了飞机重要承力构件的焊接领域。某航天飞机三部发动机上1800个高温合金喷射器柱全部是由摩擦焊接方法焊接到发动机上的。(2)汽车工业国外在汽车零配件规模化生产中,摩擦焊接技术占有较重要的地位。据不完全统计,美国、德国、日本等工业发达国家的一些著名汽车制造公司,已有百余种汽车零配件采用了摩擦焊接技术。 国内外在发动机双金属排气阀生产中广泛采用了摩擦焊接技术将NiCr20TiAl(Nimonic 80)、5Cr21Mn9Ni4(21-4N)、4Cr14Ni14W2Mo之类的高温合金或奥氏体型耐热钢盘部与4Cr9Si2、4Cr10Si2Mo之类的马氏体型不锈耐热钢杆部连接起来形成整体排气阀,特别适合于空心阀的制造。采用锻焊复合结构取代整体锻造生产汽车半轴在国外已得到广泛应用。另外,汽车及工程机械上风扇轴支座组件、空心后轴、前悬架、自动变速器输出轴、无变形飞轮齿圈、发电机支座、粘性传动风扇联轴节、起动机小齿轮组件、速度选择轴、变扭器盖、汽车液压千斤顶、转向节、司机侧气囊充气器、万向节组件、凸轮轴、水泵毂和轴、直接离合器鼓和毂组件、后桥壳管、倾斜转向轴、叉、冷却风扇电机壳体和轴、等速万向节、连轴齿轮、变扭器盖、传动轴、叉、涡轮传动轴、中央轴、涡轮增压器、乘客侧气囊充气器、 汽车用扁尾套筒扳手、后悬架臂、空调机蓄压器等的制造过程中均可利用摩擦焊接工艺简化制造工艺和降低生产成本。

超声波塑料焊接的工作原理是:机器将电能通过超声换能器转变成为超声能(即频率超出人耳听觉阈的高频机械振动能),该能量通过焊头传导到塑料工件上,以每秒上万次的超声频率及一定的振幅使塑料工件的接合面剧烈磨擦后熔化。振动停止后维持在工件上的短暂压力使两焊件以分子链接方式凝固为一体。一般焊接时间小于1秒钟,所得到的焊接强度可与本体相媲美。NC系列超声波塑料焊接机可用于热塑性塑料的对焊,亦可根据客户需求更换焊头,用于铆焊、点焊、嵌入、切除等加工工艺。

振动焊接是摩擦焊接过程,其间被焊接的制件在压力下磨擦到一起直到生成的磨擦和剪切热量使头蚧面达到充分熔融状态。一旦熔融膜已经形成渗入到足够深的沓接区域,相对运动停止,在压力作用下焊缝冷却并固化。振动焊接适用几乎所有的热塑笥塑料,往复运动方向上具有允许的无约束运动焊缝的制件,中型或大型制件。振动焊接尤其适合热塑性材料,包括无定形树脂如ABS/PC、PVC、PMMA及PES;半结晶树脂如HDPE、PA、PP、TPO。

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