在焊接之前,待焊接的一對工件中的一個被夾緊在旋轉夾具中,這被稱為旋轉工件,而另一個被夾緊在移動夾具中,這被稱為移動工件。焊接時,旋轉的工件在電機的驅動下開始高速旋轉,移動的工件在軸向力的作用下逐漸靠近旋轉的工件。兩側工件接觸壓緊后,摩擦界面上的微小凸體首先被粘接剪切,產生摩擦熱。隨著實際接觸面積的增加,摩擦力矩迅速增大,摩擦界面溫度也隨之升高,摩擦界面逐漸被一層高溫粘塑性金屬覆蓋。此時,兩側工件的相對運動實際上已經發生在粘塑性金屬層中,并且生熱機制已經從最初的摩擦生熱變為粘塑性金屬層中的塑性變形生熱。在熱激活的作用下,這一層粘塑性金屬發生動態再結晶,降低了變形阻力,因此摩擦力矩增加到一定程度(以前的峰值力矩),然后逐漸減小。隨著摩擦熱對工件的傳導,焊接表面兩側溫度也逐漸升高,在軸向壓力作用下,焊接區金屬呈徑向塑性流動,形成飛邊,軸向縮短量逐漸增加。隨著摩擦時間的增加,摩擦界面溫度和摩擦力矩基本不變,溫度分布區域逐漸變寬,閃變逐漸增大。這個階段稱為準穩定摩擦階段。在這個階段,摩擦壓力和轉速保持不變。當摩擦焊接區的溫度分布和變形達到一定程度時,制動開始,軸向力迅速上升到設定的鐓粗壓力。此時,軸向縮短迅速增加,并且隨著界面溫度的降低,摩擦壓力增加,并且出現摩擦扭矩的第二峰值,即后峰值扭矩。在頂鍛和頂鍛過程中,焊區金屬通過擴散和再結晶焊接在一起。在整個焊接過程中,摩擦界面溫度一般不超過熔點,所以摩擦焊接是固態焊接。
步驟
與傳統焊接相比,摩擦焊接具有較高的焊接接頭質量-可以實現焊接強度和基體材料強度,焊接效率高,質量穩定,一致性好,可以實現異種材料的焊接。
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