摩擦焊接是指利用热塑性塑料之间相互摩擦所生成的摩擦热,使摩擦面受热熔融,经加压并冷却后,即可使其连接在一起的方法。焊接效率30~70%,一般动摩擦系数大的效率高。在两个焊件的焊接端面上加一定的轴向压力,并使接触面作剧烈的摩擦运动,摩擦产生的热,把接触面加热到一定的焊接温度(一般为稍低于材料的熔点,如碳钢的焊接温度)时急速停止运动,并施以一定的**锻压力,使两个焊件金属产生一定量的塑性变形,从而把两个焊件牢固地焊接在一起。
工艺特点
1)焊接施工时间短,生产效率高。例如发动机排气门双头自动摩擦焊机的生产率可达800~1200件/h。对于外Φ127mm、内径Φ95mm的石油钻杆与接头的焊接,连续驱动摩擦焊仅需要十几秒钟。
2)因焊接热循环引起的焊接变形小,焊后尺寸精度高,不用焊后校形和消除应力。用摩擦焊生产的柴油发动机预燃烧室,全长误差为±0.1mm;**焊机可保证焊后的长度公差为±0.2mm,偏心度为0.2mm。
3)机械化、自动化程度高,焊接质量稳定。当给定焊接条件后,操作简单,不需要特殊的焊接技术人员。
4)适合各类异种材料的焊接,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。
5)可以实现同直径、不同直径的棒材和管材的焊接。
6)焊接时不产生烟雾、弧光以及有害气体等,不污染环境。同时,与闪光焊相比,电能节约5~10倍。
连续驱动摩擦焊接头形式在设计时主要遵循以下原则:
1)在旋转式摩擦焊的两个工件中,至少要有一个工件具有回转断面。
2)焊接工件应具有较大的刚度,夹紧方便、牢固,要尽量避免采用薄管和薄板接头。
3)同种材料的两个焊件断面尺寸应尽量相同,以保证焊接温度分布均匀和变形层厚度相同。
4)一般倾斜接头应与中心线成30°~45°的斜面。
5)对锻压温度或热导率相差较大的异种材料焊接时,为了使两个零件的**锻相对平衡,应调整界面的相对尺寸;为了防止高温下强度低的工件端面金属产生过多的变形流失,需要采用模子封闭接头金属。
6)为了增大焊缝面积,可以把焊缝设计成搭接或维形接头。
7)焊接大断面接头时,为了降低加热功率峰值,可以采用将焊接端面倒角的方法,使摩擦面积逐渐增大。
8)对于棒-棒和棒-板接头,当中心部位材料被挤出形成飞边时要消耗更多的能量,而焊缝中心部位对扭矩和弯曲应力的承担又很少,所以,如果工件条件允许,可将一个或两个零件加工成具有中心孔洞,这样,既可用较小功率的焊机,又可提高生产率。
9)待焊表面应避免渗氮、渗碳等。
10)设计接头形式的同时,还应注意工件的长度、直径公差、焊接端面的垂直度、不平度和表面粗糙度。