摩擦焊焊接工艺介绍

时间：2022-10-31

作者：永康市国海自动化设备有限公司

摩擦焊焊接工艺介绍

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。但是，摩擦焊也具有如下缺点与局限性。

1)对非圆形截面焊接较困难，所需设备复杂；对盘状薄零件和薄壁管件，由于不易夹固，施焊也比较困。

2)对形状及组装位置已经确定的构件，很难实现摩擦焊接。

3)接头容易产生飞边，必须焊后进行机械加工。

4)夹紧部位容易产生划伤或夹持痕迹。

接头形式设计

连续驱动摩擦焊可以实现棒材-棒材、管材-管材、棒材-管材、棒材-板材及管材-板材的可靠连接。接合面形状对获得高质量的接头非常重要，图12给出了常用的接头形式。图12a的接头形式具有相同形状的接合面，如果是同种材料，两者的产热及散热均相同，温度场对称，可以获得较宽的焊接参数和得到可靠性高的接头。如果是异种材料连接，因材料的物理性能不同，产热及散热不一样，温度场不对称，需要在寻找合适的焊接参数和质量上下功夫。在实际生产中类似图12b的接头形式较多，两个待焊件的直径不同,此时需将直径大的材料进行焊前加工出凸台，使接合部位的形状相同。为了节省焊前加工的生产成本，可以采用图12c的接头形式直接进行焊接，但应保持使大直径的接合面不产生倾斜；同时，要增大摩擦压力,必须在短时间内停止相对运动，要求设备要有好的刚性。薄板和棒材的摩擦焊接头形式如图12d所示,对设备的同心度要求高。如果是异种材料连接，高温强度好的母材应采用较小的直径。12e是具有一定斜度的接头形式，主要用于机械设备中齿轮的摩擦焊。3-12f的接头允许一定量的飞边存在，主要用于柴油机燃烧室喷嘴、推土机下部动轮的制造。

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。

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