壓力焊之摩擦焊課件

摩擦焊

摩擦焊是在軸向壓力與扭矩作用下，利用焊接接觸端面之間的相對運(yùn)動及塑性流動所產(chǎn)生的摩擦熱及塑性變形熱使接觸面及鄰近區(qū)達(dá)到粘塑性狀態(tài)并產(chǎn)生適當(dāng)?shù)暮暧^塑性變形，然后迅速頂鍛而完成焊接的一種壓焊方法。摩擦焊

摩擦焊是在軸向壓力與扭矩作用下，利用焊接壓力焊之摩擦焊課件摩擦焊的分類相位控制摩擦焊線性摩擦焊摩擦焊的分類相位控制摩擦焊線性摩擦焊摩擦焊原理（以45＃圓棒連續(xù)驅(qū)動摩擦焊為例）連續(xù)驅(qū)動摩擦焊可分為摩擦加熱過程與頂鍛焊接過程兩個(gè)過程。摩擦加熱過程又可細(xì)分為四個(gè)階段：初始摩擦階段(t1)；不穩(wěn)定摩擦階段(t2)；穩(wěn)定摩擦階段(t3)；停車階段(t4)。初始摩擦階段(t1)：由于工件端面不平，且存在氧化膜、鐵銹、油污等，使得摩擦系數(shù)很大。凸凹不平的表面迅速產(chǎn)生塑性變形和機(jī)械挖掘現(xiàn)象，破壞氧化膜，使摩擦界面出現(xiàn)同心圓痕跡。圓心部位的相對旋轉(zhuǎn)速度為零，外緣速度最大；摩擦壓力在焊件斷面上呈雙曲線分布，中心壓力最大，外緣最小；溫度沿徑向分布不均勻，在壓力和速度的綜合作用下，從距圓心半徑2／3的部位溫度率先上升。不穩(wěn)定摩擦階段(t2)：此階段斷面溫度上升，實(shí)際摩擦接觸面積增大，加熱功率迅速提高。但隨著溫度的增高，金屬塑性增高，強(qiáng)度、韌性顯著下降，因此摩擦加熱功率又迅速降低到穩(wěn)定值d點(diǎn)。

加熱功率和摩擦扭矩都在c點(diǎn)呈現(xiàn)出最大值，對應(yīng)溫度上升到700℃左右，在不穩(wěn)定摩擦階段末，升高到1200～1300℃。這時(shí)摩擦表面的機(jī)械挖掘現(xiàn)象減少，開始產(chǎn)生金屬的粘結(jié)與剪斷現(xiàn)象，斷面全面接觸。穩(wěn)定摩擦階段(t3)

摩擦面溫度繼續(xù)升高并逐漸均勻化。金屬的粘結(jié)現(xiàn)象減少，分子作用現(xiàn)象增強(qiáng)，加熱功率穩(wěn)定在一個(gè)較低的數(shù)值，摩擦變形量不斷增大，變形層金屬從摩擦表面擠出形成飛邊。停車階段(t4)：停車階段是摩擦加熱過程至頂鍛焊接過程的過渡階段，在頂鍛壓力作用下，轉(zhuǎn)速降低，摩擦扭矩增大，并再次出現(xiàn)峰值。接頭中的高溫金屬被大量擠出，工件的軸向縮短量增大。頂鍛焊接過程：包括純頂鍛階段(t5)

和頂鍛維持階段(t6)。在頂鍛維持階段，頂鍛時(shí)間、頂鍛壓力和頂鍛速度應(yīng)相互配合，以獲得合適的摩擦變形量△lf和頂鍛變形量△lu。摩擦焊原理（以45＃圓棒連續(xù)驅(qū)動摩擦焊為例）連續(xù)驅(qū)動摩擦焊可摩擦焊工藝參數(shù)連續(xù)驅(qū)動摩擦的主要工藝參數(shù)為轉(zhuǎn)速、摩擦壓力、摩擦?xí)r間、摩擦變形量、停車時(shí)間、頂鍛時(shí)間、頂鍛壓力、頂鍛變形量，其中摩擦變形量和頂鍛變形量（總和為縮短量）是其他參數(shù)的綜合反映。轉(zhuǎn)速與摩擦壓力直接影響摩擦扭矩、摩擦加熱功率、接頭溫度場、塑性層厚度以及摩擦變形速度等，是摩擦焊接最主要的工藝參數(shù)。轉(zhuǎn)速與變形層厚度、深塑區(qū)位置和飛邊的關(guān)系（φ19低碳鋼棒，摩擦壓力86MPa）不同的轉(zhuǎn)速與摩擦壓力的組合，可以得到不同的焊接加熱規(guī)范。摩擦焊接可選用的加熱規(guī)范很寬，最常用的組合方式有兩種：一種是強(qiáng)規(guī)范，即轉(zhuǎn)速較低，摩擦壓力大，摩擦?xí)r間短；另一種是弱規(guī)范，即轉(zhuǎn)速較高，摩擦壓力小，摩擦?xí)r間長。摩擦焊工藝參數(shù)連續(xù)驅(qū)動摩擦的主要工藝參數(shù)為轉(zhuǎn)速、摩擦壓力、摩摩擦?xí)r間（或摩擦變形量）摩擦?xí)r間決定了接頭摩擦加熱過程，直接影響接頭的加熱溫度、溫度分布和焊接質(zhì)量。摩擦終了的瞬間，接頭處應(yīng)有較厚的變形層或較寬的高溫金屬區(qū)、接頭有較小的飛邊。停車時(shí)間停車時(shí)間是轉(zhuǎn)速由給定值下降到零所對應(yīng)的時(shí)間，當(dāng)摩擦表面的變形層很厚時(shí)，停車時(shí)間要短，反之可以延長。頂鍛壓力（或頂鍛變形量）頂鍛壓力的作用是擠碎和擠出變形層中的氧化金屬，并促進(jìn)接頭晶粒細(xì)化。頂鍛壓力的大小取決于焊接工件的材料性能、接頭的溫度高低及分布、變形層的厚度。摩擦?xí)r間（或摩擦變形量）摩擦?xí)r間決定了接頭摩擦加熱過程，直摩擦焊的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)焊接接頭質(zhì)量高：屬固相焊，避免了熔焊時(shí)的裂縫、氣孔等缺陷，接頭組織致密，夾雜物呈彌散分布；工件變形小，尺寸精度高；適合于大多數(shù)同種或異種金屬的焊接；易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動化；高效、節(jié)能、環(huán)保。缺點(diǎn)焊件的結(jié)構(gòu)形狀與焊接位置受限；對焊件的加工與夾持要求較高；接頭有飛邊，焊后需進(jìn)行機(jī)械加工去除；設(shè)備一次性投資費(fèi)用高。45#W8Co3N高速鋼焊合區(qū)的顯微組織形態(tài)（焊后退火＋淬火＋高溫回火）摩擦焊的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)45#W8Co3N高速鋼焊合區(qū)的摩擦焊的應(yīng)用摩擦焊可以焊接大多數(shù)同種或異種金屬。高溫時(shí)，塑性良好的同種金屬以及能夠互溶、擴(kuò)散的異種金屬，都具有良好的焊接性。高溫強(qiáng)度高、塑性低、導(dǎo)熱性好的材料不容易焊接，如不銹鋼-銅、硬質(zhì)合金-鋼等。活性金屬（如鈦、鋯等）、淬硬性強(qiáng)的鋼材、表面氧化膜不易破碎或有鍍膜、滲層及摩擦系數(shù)?。ㄈ玷T鐵、黃銅等）的金屬很難焊接。摩擦焊的應(yīng)用摩擦焊可以焊接大多數(shù)同種或異種金屬。高溫離合器筒體和軸套的組焊柴油發(fā)動機(jī)活塞渦輪推進(jìn)器自行車輪叉離合器筒體和軸套的組焊柴油發(fā)動機(jī)活塞渦輪推進(jìn)器自行車輪叉鑄鋼為Ф100mm×300mm(旋轉(zhuǎn)端)和鑄鋁Ф100mm×600mm(移動端)蘭州理工大學(xué)材料學(xué)院王希靖鑄鋼為Ф100mm×300mm(旋轉(zhuǎn)端)和鑄鋁Ф100mm×劍橋焊接研究所已經(jīng)在研究采用LFW技術(shù)制造整體葉輪，并實(shí)現(xiàn)航空發(fā)動機(jī)輪轂與發(fā)動機(jī)體的整體焊接。西北工業(yè)大學(xué)開展了整體葉盤LFW焊接過程中溫度場、應(yīng)力場的計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬及焊接過程的擬實(shí)分析與驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)等工作。劍橋焊接研究所已經(jīng)在研究采用LFW技術(shù)制造整體葉輪，淝河汽車制造廠用雙頭摩擦焊機(jī)焊接后橋軸裝夾卡盤淝河汽車制造廠用雙頭摩擦焊機(jī)焊接后橋軸裝夾卡盤攪拌摩擦焊攪拌摩擦焊是英國焊接研究所1991年推出的一項(xiàng)專利技術(shù)。焊接時(shí)高速旋轉(zhuǎn)的攪拌頭上的特形指棒鉆入工件的接縫處，與工件摩擦生熱，使被焊金屬成塑性狀態(tài),攪拌金屬形成一個(gè)旋轉(zhuǎn)空腔并隨摩擦頭前移，被擠出的塑性金屬填入先前形成的空腔，冷卻后即形成致密的焊縫。攪拌摩擦焊攪拌摩擦焊是英國焊接研究所1991年推出的一項(xiàng)攪拌摩擦焊過程攪拌頭扎入階段是將具有一定轉(zhuǎn)速的攪拌頭緩慢扎入接合面內(nèi)，在扎入過程結(jié)束時(shí)熱循環(huán)溫度達(dá)到最高。隨著攪拌頭沿焊縫方向行走，熱循環(huán)溫度迅速下降。攪拌摩擦焊接過程分為三個(gè)階段：攪拌頭扎入階段攪拌頭沿焊縫方向行走階段攪拌頭提起階段攪拌頭沿焊縫方向行走階段攪拌頭必須向前方金屬施加擠壓作用，促使材料流動到攪拌頭后方形成的空腔內(nèi)，因而攪拌頭與焊件間的摩擦作用較強(qiáng)，摩擦熱輸入和熱循環(huán)最高溫度值較大。攪拌頭提起階段攪拌頭與焊件界面間的摩擦熱輸入不斷降低，因而熱循環(huán)最高溫度降低。攪拌頭離開焊件后，在焊縫的終端形成一個(gè)匙孔。焊核區(qū)熱機(jī)影響區(qū)熱影響區(qū)攪拌摩擦焊過程攪拌頭扎入階段是將具有一定轉(zhuǎn)速的攪拌頭緩慢扎攪拌摩擦焊的接頭形式攪拌摩擦焊的接頭形式攪拌摩擦焊工藝攪拌摩擦焊接參數(shù)主要包括攪拌頭轉(zhuǎn)速n、焊接速度v、攪拌頭仰角和軸肩壓力。鋁鎂合金的攪拌摩擦焊接頭的檢測結(jié)果。攪拌頭仰角表示攪拌頭向后傾斜的程度，向后傾斜的目的是對焊縫施加壓力。

軸肩壓力除了影響攪拌摩擦產(chǎn)熱以外，還對攪拌后的塑性金屬施加壓緊力，因此影響焊縫成形。

目前攪拌摩擦焊主要用于熔焊性能不好、強(qiáng)度級別不高的鋁、鎂、銅、鈦等有色金屬及其合金的焊接。

攪拌摩擦焊工藝攪拌摩擦焊接參數(shù)主要包括攪拌頭轉(zhuǎn)速n、焊接速攪拌摩擦焊是世界焊接技術(shù)發(fā)展史上自發(fā)明到工業(yè)應(yīng)用時(shí)間跨度最短和發(fā)展最快的一項(xiàng)連接技術(shù)，被譽(yù)為世界焊接史上的“第二次革命”。近年來，英國、美國、法國、德國、瑞典、日本等多個(gè)國家已經(jīng)把攪拌摩擦焊技術(shù)應(yīng)用在航空、航天、船舶、列車、電力等工業(yè)制造領(lǐng)域，主要用于鋁合金、鎂合金、銅合金、鈦合金、鋁基復(fù)合材料的焊接。攪拌摩擦焊的應(yīng)用挪威采用攪拌摩擦焊技術(shù)制造船用寬幅鋁合金型材攪拌摩擦焊是世界焊接技術(shù)發(fā)展史上自發(fā)明到工業(yè)應(yīng)用時(shí)間跨度最短攪拌摩擦焊在船舶制造中的應(yīng)用攪拌摩擦焊預(yù)制豪華游輪上的鋁合金甲板寬幅鋁合金船舶壁板攪拌摩擦焊及其設(shè)備攪拌摩擦焊制造出口密克羅尼西亞鋁合金船舶美國用攪拌摩擦焊焊接軍艦船頭攪拌摩擦焊在船舶制造中的應(yīng)用攪拌摩擦焊預(yù)制豪華游輪上的鋁合金攪拌摩擦焊在航空航天工業(yè)中的應(yīng)用大型軍用運(yùn)輸機(jī)艙內(nèi)底板采用攪拌摩擦焊制造空客公司用攪拌摩擦焊制造A340客機(jī)機(jī)翼火箭推進(jìn)器儲箱筒段縱縫和對接環(huán)縫采用攪拌摩擦焊攪拌摩擦焊在航空航天工業(yè)中的應(yīng)用大型軍用運(yùn)輸機(jī)艙內(nèi)底板采用攪歐洲Fokker宇航公司將攪拌摩擦焊技術(shù)用于Ariane5發(fā)動機(jī)主承力框的制造，承力框的材料為7075-T7351，主體結(jié)構(gòu)由12塊整體加工的帶翼狀加強(qiáng)的平板連接而成，結(jié)構(gòu)制造中用攪拌摩擦焊代替了螺栓連接，為零件之間的連接和裝配提供了較大的裕度，并可減輕結(jié)構(gòu)重量，提高生產(chǎn)效率。歐洲Fokker宇航公司將攪拌摩擦焊技術(shù)用于Ariane5Eclipse500型商用噴氣客機(jī)的攪拌摩擦焊焊接構(gòu)件美國Eclipse飛機(jī)制造公司斥資3億美元用于攪拌摩擦焊的飛機(jī)制造計(jì)劃，其制造的第一架攪拌摩擦焊商用噴氣客機(jī)于2002年8月在美國進(jìn)行了首飛測試。其機(jī)身蒙皮、翼肋、弦狀支撐、飛機(jī)地板以及結(jié)構(gòu)件的裝配等鉚接工序均由攪拌摩擦焊替代，提高了生產(chǎn)效率、節(jié)約了制造成本且減輕了機(jī)身重量。Eclipse500型商用噴氣客機(jī)的攪拌摩擦焊焊接構(gòu)件美國C-130載貨運(yùn)輸機(jī)的地板飛機(jī)壁板結(jié)構(gòu)攪拌摩擦焊接噴氣商務(wù)飛機(jī)Elipse500及機(jī)身焊接結(jié)構(gòu)C-130載貨運(yùn)輸機(jī)的地板飛機(jī)壁板結(jié)構(gòu)攪拌摩擦焊接噴氣商務(wù)飛攪拌摩擦焊在核工業(yè)中的應(yīng)用采用FSW技術(shù)封裝核廢料銅桶FSW用于單片式燃料元件制造攪拌摩擦焊在核工業(yè)中的應(yīng)用采用FSW技術(shù)封裝核廢料銅桶FSW嵩嵩日本日立公司采用攪拌摩擦焊技術(shù)拼接雙面鋁合金型材來制造自支撐結(jié)構(gòu)的鋁合金車廂。攪拌摩擦焊的實(shí)況錄像：板狀對接；管狀對接；雙面摩擦焊嵩嵩日本日立公司采用攪拌摩擦焊技術(shù)拼接雙面鋁合金型材來制造自攪拌摩擦點(diǎn)焊日本的攪拌摩擦點(diǎn)焊焊接流程示意圖原理：使用攪拌頭在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)向下移動，由攪拌頭的旋轉(zhuǎn)摩擦產(chǎn)生熱量使焊接基材軟化、攪拌后產(chǎn)生塑性流動，從而達(dá)到材料一體化。這項(xiàng)新技術(shù)具有廣泛的適用性，因此在車輛、船舶、飛機(jī)等的板和加強(qiáng)材構(gòu)造方面都可以應(yīng)用，并且還可能被用于交通標(biāo)志、家電、烹調(diào)器具等制造領(lǐng)域。攪拌摩擦點(diǎn)焊日本的攪拌摩擦點(diǎn)焊焊接流程示意圖原理：使用攪拌頭德國攪拌摩擦點(diǎn)焊研究現(xiàn)狀德國設(shè)計(jì)的點(diǎn)焊攪拌頭由三部分合成（分別用藍(lán)、棕和綠色表示），最外面的藍(lán)色部分起壓緊作用，當(dāng)攪拌頭開始接觸板材時(shí)，攪拌頭的藍(lán)色部分向下施加一個(gè)壓力，使得兩塊板材緊密的結(jié)合在一起，中間旋轉(zhuǎn)的軸肩一個(gè)是圓筒型的，用棕色表示；探針用綠色表示；123456軸肩與探針的旋轉(zhuǎn)方向相反，開始時(shí)軸肩與探針同時(shí)下壓，板材表面開始由于摩擦而溫度升高（圖1）。接下來中間綠色的探針不斷下壓，而棕色的圓筒型軸肩開始升高，由于綠色探針下壓而擠出的金屬，進(jìn)入了棕色軸肩升高而形成的空腔（圖2）。綠色探針繼續(xù)下壓，直到接觸到第二塊板材并下壓一定的量，這時(shí)棕色的軸肩還是向上升高，形成的空腔用于存放綠色攪拌針擠出的金屬（圖3）。接下來棕色的軸肩開始下壓，綠色的探針開始升高，原來被綠色探針擠出的金屬又被棕色軸肩擠出來（圖4），直到原先被擠出的所有金屬都被擠出來（圖5），最終形成一個(gè)漂亮的沒有“匙孔”的點(diǎn)焊焊點(diǎn)（圖6）。德國攪拌摩擦點(diǎn)焊研究現(xiàn)狀德國設(shè)計(jì)的點(diǎn)焊攪拌頭由三部分合成（2002年4月，北京航空制造工程研究所與英國焊接研究所在技術(shù)合作的基礎(chǔ)上成立了中國攪拌摩擦焊中心，之后在攪拌摩擦焊技術(shù)、工藝、設(shè)備制造等方面都有了突破性的進(jìn)展，并已在工業(yè)產(chǎn)中得到應(yīng)用。列車用寬幅型材鋁合金散熱器70mm厚鋁合金對接接頭2002年4月，北京航空制造工程研究所與英國焊接研究所在技術(shù)船用攪拌摩擦焊鋁合金型材甲板輸變電攪拌摩擦焊熱沉器

飛機(jī)方向舵液控器壓力容器環(huán)縫船用攪拌摩擦焊鋁合金型材甲板輸變電攪拌摩擦焊熱沉器散熱器焊接前后對比壓力容器環(huán)縫各類散熱器炮彈外殼散熱器焊接前后對比壓力容器環(huán)縫各類散熱器炮彈外殼攪拌摩擦焊設(shè)備賽福斯特?cái)嚢枘Σ梁冈O(shè)備用于大型筒體結(jié)構(gòu)件縱縫連接的懸臂式攪拌摩擦焊設(shè)備攪拌摩擦焊設(shè)備賽福斯特?cái)嚢枘Σ梁冈O(shè)備用于大型筒體結(jié)構(gòu)件縱縫連中國第一臺攪拌摩擦焊設(shè)備龍門式縱縫焊接設(shè)備平面2D摩擦焊機(jī)中國第一臺攪拌摩擦焊設(shè)備龍門式縱縫焊接設(shè)備平面2D摩擦焊機(jī)鋼的攪拌摩擦焊C-Mn鋼FSW接頭（細(xì)晶組織）C-Mn鋼熔焊接頭（粗大柱狀晶）C-Mn鋼FSW接頭表面形貌鋼的攪拌摩擦焊C-Mn鋼FSW接頭C-Mn鋼熔焊接頭C-Mn攪拌摩擦焊的弱點(diǎn)(1)目前焊接速度不高對板材進(jìn)行單道連接時(shí)，焊接速度低于電弧焊。(2)焊件的夾持要求較高不同的結(jié)構(gòu)需要不同的工裝夾具，設(shè)備的靈活性差。(3)焊縫尾端留有“匙孔”，需要用其他焊接方法填充。(4)焊縫背面需要有墊板，在封閉結(jié)構(gòu)中墊板的取出困難。(5)刀頭因磨損消耗太快，雖然目前正在嘗試用更為耐磨的陶瓷材料替代硬質(zhì)合金，鈷基高溫合金等，但陶瓷材料很難達(dá)到所需的韌性。攪拌摩擦焊的弱點(diǎn)(1)目前焊接速度不高對板材進(jìn)行單道連激光輔助攪拌摩擦焊接技術(shù)激光輔助攪拌摩擦焊是近年來提出的一種新型攪拌摩擦焊技術(shù)。使用激光作為輔助能源加熱工件，攪拌頭僅需要較小的力即可攪拌完成連接，從而大大降低攪拌頭的損耗，并提高焊接速度。激光輔助攪拌摩擦焊接技術(shù)激光輔助攪拌摩擦焊是近年來提出的一種課程內(nèi)容全部結(jié)束That'sallrightGoodbye!課程內(nèi)容全部結(jié)束That'sallrightGood摩擦焊

摩擦焊是在軸向壓力與扭矩作用下，利用焊接接觸端面之間的相對運(yùn)動及塑性流動所產(chǎn)生的摩擦熱及塑性變形熱使接觸面及鄰近區(qū)達(dá)到粘塑性狀態(tài)并產(chǎn)生適當(dāng)?shù)暮暧^塑性變形，然后迅速頂鍛而完成焊接的一種壓焊方法。摩擦焊

摩擦焊是在軸向壓力與扭矩作用下，利用焊接壓力焊之摩擦焊課件摩擦焊的分類相位控制摩擦焊線性摩擦焊摩擦焊的分類相位控制摩擦焊線性摩擦焊摩擦焊原理（以45＃圓棒連續(xù)驅(qū)動摩擦焊為例）連續(xù)驅(qū)動摩擦焊可分為摩擦加熱過程與頂鍛焊接過程兩個(gè)過程。摩擦加熱過程又可細(xì)分為四個(gè)階段：初始摩擦階段(t1)；不穩(wěn)定摩擦階段(t2)；穩(wěn)定摩擦階段(t3)；停車階段(t4)。初始摩擦階段(t1)：由于工件端面不平，且存在氧化膜、鐵銹、油污等，使得摩擦系數(shù)很大。凸凹不平的表面迅速產(chǎn)生塑性變形和機(jī)械挖掘現(xiàn)象，破壞氧化膜，使摩擦界面出現(xiàn)同心圓痕跡。圓心部位的相對旋轉(zhuǎn)速度為零，外緣速度最大；摩擦壓力在焊件斷面上呈雙曲線分布，中心壓力最大，外緣最小；溫度沿徑向分布不均勻，在壓力和速度的綜合作用下，從距圓心半徑2／3的部位溫度率先上升。不穩(wěn)定摩擦階段(t2)：此階段斷面溫度上升，實(shí)際摩擦接觸面積增大，加熱功率迅速提高。但隨著溫度的增高，金屬塑性增高，強(qiáng)度、韌性顯著下降，因此摩擦加熱功率又迅速降低到穩(wěn)定值d點(diǎn)。

加熱功率和摩擦扭矩都在c點(diǎn)呈現(xiàn)出最大值，對應(yīng)溫度上升到700℃左右，在不穩(wěn)定摩擦階段末，升高到1200～1300℃。這時(shí)摩擦表面的機(jī)械挖掘現(xiàn)象減少，開始產(chǎn)生金屬的粘結(jié)與剪斷現(xiàn)象，斷面全面接觸。穩(wěn)定摩擦階段(t3)

摩擦面溫度繼續(xù)升高并逐漸均勻化。金屬的粘結(jié)現(xiàn)象減少，分子作用現(xiàn)象增強(qiáng)，加熱功率穩(wěn)定在一個(gè)較低的數(shù)值，摩擦變形量不斷增大，變形層金屬從摩擦表面擠出形成飛邊。停車階段(t4)：停車階段是摩擦加熱過程至頂鍛焊接過程的過渡階段，在頂鍛壓力作用下，轉(zhuǎn)速降低，摩擦扭矩增大，并再次出現(xiàn)峰值。接頭中的高溫金屬被大量擠出，工件的軸向縮短量增大。頂鍛焊接過程：包括純頂鍛階段(t5)

和頂鍛維持階段(t6)。在頂鍛維持階段，頂鍛時(shí)間、頂鍛壓力和頂鍛速度應(yīng)相互配合，以獲得合適的摩擦變形量△lf和頂鍛變形量△lu。摩擦焊原理（以45＃圓棒連續(xù)驅(qū)動摩擦焊為例）連續(xù)驅(qū)動摩擦焊可摩擦焊工藝參數(shù)連續(xù)驅(qū)動摩擦的主要工藝參數(shù)為轉(zhuǎn)速、摩擦壓力、摩擦?xí)r間、摩擦變形量、停車時(shí)間、頂鍛時(shí)間、頂鍛壓力、頂鍛變形量，其中摩擦變形量和頂鍛變形量（總和為縮短量）是其他參數(shù)的綜合反映。轉(zhuǎn)速與摩擦壓力直接影響摩擦扭矩、摩擦加熱功率、接頭溫度場、塑性層厚度以及摩擦變形速度等，是摩擦焊接最主要的工藝參數(shù)。轉(zhuǎn)速與變形層厚度、深塑區(qū)位置和飛邊的關(guān)系（φ19低碳鋼棒，摩擦壓力86MPa）不同的轉(zhuǎn)速與摩擦壓力的組合，可以得到不同的焊接加熱規(guī)范。摩擦焊接可選用的加熱規(guī)范很寬，最常用的組合方式有兩種：一種是強(qiáng)規(guī)范，即轉(zhuǎn)速較低，摩擦壓力大，摩擦?xí)r間短；另一種是弱規(guī)范，即轉(zhuǎn)速較高，摩擦壓力小，摩擦?xí)r間長。摩擦焊工藝參數(shù)連續(xù)驅(qū)動摩擦的主要工藝參數(shù)為轉(zhuǎn)速、摩擦壓力、摩摩擦?xí)r間（或摩擦變形量）摩擦?xí)r間決定了接頭摩擦加熱過程，直接影響接頭的加熱溫度、溫度分布和焊接質(zhì)量。摩擦終了的瞬間，接頭處應(yīng)有較厚的變形層或較寬的高溫金屬區(qū)、接頭有較小的飛邊。停車時(shí)間停車時(shí)間是轉(zhuǎn)速由給定值下降到零所對應(yīng)的時(shí)間，當(dāng)摩擦表面的變形層很厚時(shí)，停車時(shí)間要短，反之可以延長。頂鍛壓力（或頂鍛變形量）頂鍛壓力的作用是擠碎和擠出變形層中的氧化金屬，并促進(jìn)接頭晶粒細(xì)化。頂鍛壓力的大小取決于焊接工件的材料性能、接頭的溫度高低及分布、變形層的厚度。摩擦?xí)r間（或摩擦變形量）摩擦?xí)r間決定了接頭摩擦加熱過程，直摩擦焊的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)焊接接頭質(zhì)量高：屬固相焊，避免了熔焊時(shí)的裂縫、氣孔等缺陷，接頭組織致密，夾雜物呈彌散分布；工件變形小，尺寸精度高；適合于大多數(shù)同種或異種金屬的焊接；易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動化；高效、節(jié)能、環(huán)保。缺點(diǎn)焊件的結(jié)構(gòu)形狀與焊接位置受限；對焊件的加工與夾持要求較高；接頭有飛邊，焊后需進(jìn)行機(jī)械加工去除；設(shè)備一次性投資費(fèi)用高。45#W8Co3N高速鋼焊合區(qū)的顯微組織形態(tài)（焊后退火＋淬火＋高溫回火）摩擦焊的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)45#W8Co3N高速鋼焊合區(qū)的摩擦焊的應(yīng)用摩擦焊可以焊接大多數(shù)同種或異種金屬。高溫時(shí)，塑性良好的同種金屬以及能夠互溶、擴(kuò)散的異種金屬，都具有良好的焊接性。高溫強(qiáng)度高、塑性低、導(dǎo)熱性好的材料不容易焊接，如不銹鋼-銅、硬質(zhì)合金-鋼等?；钚越饘伲ㄈ玮?、鋯等）、淬硬性強(qiáng)的鋼材、表面氧化膜不易破碎或有鍍膜、滲層及摩擦系數(shù)?。ㄈ玷T鐵、黃銅等）的金屬很難焊接。摩擦焊的應(yīng)用摩擦焊可以焊接大多數(shù)同種或異種金屬。高溫離合器筒體和軸套的組焊柴油發(fā)動機(jī)活塞渦輪推進(jìn)器自行車輪叉離合器筒體和軸套的組焊柴油發(fā)動機(jī)活塞渦輪推進(jìn)器自行車輪叉鑄鋼為Ф100mm×300mm(旋轉(zhuǎn)端)和鑄鋁Ф100mm×600mm(移動端)蘭州理工大學(xué)材料學(xué)院王希靖鑄鋼為Ф100mm×300mm(旋轉(zhuǎn)端)和鑄鋁Ф100mm×劍橋焊接研究所已經(jīng)在研究采用LFW技術(shù)制造整體葉輪，并實(shí)現(xiàn)航空發(fā)動機(jī)輪轂與發(fā)動機(jī)體的整體焊接。西北工業(yè)大學(xué)開展了整體葉盤LFW焊接過程中溫度場、應(yīng)力場的計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬及焊接過程的擬實(shí)分析與驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)等工作。劍橋焊接研究所已經(jīng)在研究采用LFW技術(shù)制造整體葉輪，淝河汽車制造廠用雙頭摩擦焊機(jī)焊接后橋軸裝夾卡盤淝河汽車制造廠用雙頭摩擦焊機(jī)焊接后橋軸裝夾卡盤攪拌摩擦焊攪拌摩擦焊是英國焊接研究所1991年推出的一項(xiàng)專利技術(shù)。焊接時(shí)高速旋轉(zhuǎn)的攪拌頭上的特形指棒鉆入工件的接縫處，與工件摩擦生熱，使被焊金屬成塑性狀態(tài),攪拌金屬形成一個(gè)旋轉(zhuǎn)空腔并隨摩擦頭前移，被擠出的塑性金屬填入先前形成的空腔，冷卻后即形成致密的焊縫。攪拌摩擦焊攪拌摩擦焊是英國焊接研究所1991年推出的一項(xiàng)攪拌摩擦焊過程攪拌頭扎入階段是將具有一定轉(zhuǎn)速的攪拌頭緩慢扎入接合面內(nèi)，在扎入過程結(jié)束時(shí)熱循環(huán)溫度達(dá)到最高。隨著攪拌頭沿焊縫方向行走，熱循環(huán)溫度迅速下降。攪拌摩擦焊接過程分為三個(gè)階段：攪拌頭扎入階段攪拌頭沿焊縫方向行走階段攪拌頭提起階段攪拌頭沿焊縫方向行走階段攪拌頭必須向前方金屬施加擠壓作用，促使材料流動到攪拌頭后方形成的空腔內(nèi)，因而攪拌頭與焊件間的摩擦作用較強(qiáng)，摩擦熱輸入和熱循環(huán)最高溫度值較大。攪拌頭提起階段攪拌頭與焊件界面間的摩擦熱輸入不斷降低，因而熱循環(huán)最高溫度降低。攪拌頭離開焊件后，在焊縫的終端形成一個(gè)匙孔。焊核區(qū)熱機(jī)影響區(qū)熱影響區(qū)攪拌摩擦焊過程攪拌頭扎入階段是將具有一定轉(zhuǎn)速的攪拌頭緩慢扎攪拌摩擦焊的接頭形式攪拌摩擦焊的接頭形式攪拌摩擦焊工藝攪拌摩擦焊接參數(shù)主要包括攪拌頭轉(zhuǎn)速n、焊接速度v、攪拌頭仰角和軸肩壓力。鋁鎂合金的攪拌摩擦焊接頭的檢測結(jié)果。攪拌頭仰角表示攪拌頭向后傾斜的程度，向后傾斜的目的是對焊縫施加壓力。

軸肩壓力除了影響攪拌摩擦產(chǎn)熱以外，還對攪拌后的塑性金屬施加壓緊力，因此影響焊縫成形。

目前攪拌摩擦焊主要用于熔焊性能不好、強(qiáng)度級別不高的鋁、鎂、銅、鈦等有色金屬及其合金的焊接。

攪拌摩擦焊工藝攪拌摩擦焊接參數(shù)主要包括攪拌頭轉(zhuǎn)速n、焊接速攪拌摩擦焊是世界焊接技術(shù)發(fā)展史上自發(fā)明到工業(yè)應(yīng)用時(shí)間跨度最短和發(fā)展最快的一項(xiàng)連接技術(shù)，被譽(yù)為世界焊接史上的“第二次革命”。近年來，英國、美國、法國、德國、瑞典、日本等多個(gè)國家已經(jīng)把攪拌摩擦焊技術(shù)應(yīng)用在航空、航天、船舶、列車、電力等工業(yè)制造領(lǐng)域，主要用于鋁合金、鎂合金、銅合金、鈦合金、鋁基復(fù)合材料的焊接。攪拌摩擦焊的應(yīng)用挪威采用攪拌摩擦焊技術(shù)制造船用寬幅鋁合金型材攪拌摩擦焊是世界焊接技術(shù)發(fā)展史上自發(fā)明到工業(yè)應(yīng)用時(shí)間跨度最短攪拌摩擦焊在船舶制造中的應(yīng)用攪拌摩擦焊預(yù)制豪華游輪上的鋁合金甲板寬幅鋁合金船舶壁板攪拌摩擦焊及其設(shè)備攪拌摩擦焊制造出口密克羅尼西亞鋁合金船舶美國用攪拌摩擦焊焊接軍艦船頭攪拌摩擦焊在船舶制造中的應(yīng)用攪拌摩擦焊預(yù)制豪華游輪上的鋁合金攪拌摩擦焊在航空航天工業(yè)中的應(yīng)用大型軍用運(yùn)輸機(jī)艙內(nèi)底板采用攪拌摩擦焊制造空客公司用攪拌摩擦焊制造A340客機(jī)機(jī)翼火箭推進(jìn)器儲箱筒段縱縫和對接環(huán)縫采用攪拌摩擦焊攪拌摩擦焊在航空航天工業(yè)中的應(yīng)用大型軍用運(yùn)輸機(jī)艙內(nèi)底板采用攪歐洲Fokker宇航公司將攪拌摩擦焊技術(shù)用于Ariane5發(fā)動機(jī)主承力框的制造，承力框的材料為7075-T7351，主體結(jié)構(gòu)由12塊整體加工的帶翼狀加強(qiáng)的平板連接而成，結(jié)構(gòu)制造中用攪拌摩擦焊代替了螺栓連接，為零件之間的連接和裝配提供了較大的裕度，并可減輕結(jié)構(gòu)重量，提高生產(chǎn)效率。歐洲Fokker宇航公司將攪拌摩擦焊技術(shù)用于Ariane5Eclipse500型商用噴氣客機(jī)的攪拌摩擦焊焊接構(gòu)件美國Eclipse飛機(jī)制造公司斥資3億美元用于攪拌摩擦焊的飛機(jī)制造計(jì)劃，其制造的第一架攪拌摩擦焊商用噴氣客機(jī)于2002年8月在美國進(jìn)行了首飛測試。其機(jī)身蒙皮、翼肋、弦狀支撐、飛機(jī)地板以及結(jié)構(gòu)件的裝配等鉚接工序均由攪拌摩擦焊替代，提高了生產(chǎn)效率、節(jié)約了制造成本且減輕了機(jī)身重量。Eclipse500型商用噴氣客機(jī)的攪拌摩擦焊焊接構(gòu)件美國C-130載貨運(yùn)輸機(jī)的地板飛機(jī)壁板結(jié)構(gòu)攪拌摩擦焊接噴氣商務(wù)飛機(jī)Elipse500及機(jī)身焊接結(jié)構(gòu)C-130載貨運(yùn)輸機(jī)的地板飛機(jī)壁板結(jié)構(gòu)攪拌摩擦焊接噴氣商務(wù)飛攪拌摩擦焊在核工業(yè)中的應(yīng)用采用FSW技術(shù)封裝核廢料銅桶FSW用于單片式燃料元件制造攪拌摩擦焊在核工業(yè)中的應(yīng)用采用FSW技術(shù)封裝核廢料銅桶FSW嵩嵩日本日立公司采用攪拌摩擦焊技術(shù)拼接雙面鋁合金型材來制造自支撐結(jié)構(gòu)的鋁合金車廂。攪拌摩擦焊的實(shí)況錄像：板狀對接；管狀對接；雙面摩擦焊嵩嵩日本日立公司采用攪拌摩擦焊技術(shù)拼接雙面鋁合金型材來制造自攪拌摩擦點(diǎn)焊日本的攪拌摩擦點(diǎn)焊焊接流程示意圖原理：使用攪拌頭在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)向下移動，由攪拌頭的旋轉(zhuǎn)摩擦產(chǎn)生熱量使焊接基材軟化、攪拌后產(chǎn)生塑性流動，從而達(dá)到材料一體化。這項(xiàng)新技術(shù)具有廣泛的適用性，因此在車輛、船舶、飛機(jī)等的板和加強(qiáng)材構(gòu)造方面都可以應(yīng)用，并且還可能被用于交通標(biāo)志、家電、烹調(diào)器具等制造領(lǐng)域。攪拌摩擦點(diǎn)焊日本的攪拌摩擦點(diǎn)焊焊接流程示意圖原理：使用攪拌頭德國攪拌摩擦點(diǎn)焊研究現(xiàn)狀德國設(shè)計(jì)的點(diǎn)焊攪拌頭由三部分合成（分別用藍(lán)、棕和綠色表示），最外面的藍(lán)色部分起壓緊作用，當(dāng)攪拌頭開始接觸板材時(shí)，攪拌頭的藍(lán)色部分向下施加一個(gè)壓力，使得兩塊板材緊密的結(jié)合在一起，中間旋轉(zhuǎn)的軸肩一個(gè)是圓筒型的，用棕色表示；探針用綠色表示；123456軸肩與探針的旋轉(zhuǎn)方向相反，開始時(shí)軸肩與探針同時(shí)下壓，板材表面開始由于摩擦而溫度升高（圖1）。接下來中間綠色的探針不斷下壓，而棕色的圓筒型軸肩開始升高，由于綠色探針下壓而擠出的金屬，進(jìn)入