一、什么是摩擦焊接技术
摩擦焊作为近年来焊接的“大热门”,是利用工件接触面相互摩擦所产生的摩擦热和塑形变形热,使其界面附近区域温度上升到接近但低于熔点的温度区间,使工件在压力作用下产生塑性形变就流动,通过界面分子扩散和再结晶而实现焊接方法。
摩擦焊的第二技术方向,那就是搅拌摩擦焊
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搅拌摩擦焊(简称FSw)是利用一种特殊形式的搅拌头边旋转边前进,通过搅拌头与工件的摩擦产生热量,摩擦热使该部位金属处于热塑性状态,并在搅拌头的压力作用下从其前端向后端塑性流动,从而使待焊件压焊为一个整体。摩擦焊可以方便地连接同种或异种材料,包括金属、部分金属基复合材料、陶瓷及塑料。由于其生产率高、质量好在制造业中已获得了广泛的工程应用。
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经过长时间的技术应用,我们发现摩擦焊具有以下这些优势:
1.焊接过程中质量控制良好,基本上能达到100%的合格率。另外,由于利用焊接表面的相互摩擦作为热源,整个表面同时被加热,焊接时间极短,热影响区小,因此,只要合理地选择焊接规范,焊机设计得当,焊接规范的重现性好,就完全可以避免裂纹、气孔及未溶透等熔化焊时所常见的缺陷,从而得到均匀一致的接头质量。
2.适于焊接异种钢和异种金属。摩擦焊不仅可以焊接普通的异种钢,还可以焊接常温和高温机械、物理性能差别很大的异种钢和异种金属,如碳素结构钢—高速工具钢;铜—不锈钢等。此外,还能很好地焊接那些产生脆性合金的异种金属,如铝—铜、铝—钢等。
3.焊接过程不需要填充焊丝和惰性气体保护。
4.焊前不需要开坡口和对材料表面作特殊的处理。
5.焊接过程中母材不熔化。
6.有利于实现全位置焊接以及高速连接。
摩擦焊接以优质、高效、节能、无污染的技术特色,在航天航空、核能汽车、机械制造等领域得到了越来与多的应用,它受到了工业发达国家的高度重视,并投入大量的资金用于技术开发和应用,并普遍认为摩擦焊是可靠、再现性好和可信赖的焊接技术。
航空领域空客A380发动机制造中就有使用摩擦焊接技术来生产,其发动机燃油效率比竞争对手提高了1/4,同时发动机首次返修时间、设备总寿命长度均大大延长。对于所有内燃机曲轴类零件,如采用摩擦焊接,则能更高效、高质、低成本、精益化生产。
借助于摩擦焊优秀的焊接性能表现,此项技术也可很好完成各类修补作业,如关键结构件开裂、钣金孔位错误、铸造缺陷、淬火开裂等问题。摩擦塞补焊是一种固相焊接工艺,焊接速度快,热影响区小,修补强度达到本体强度90%以上,且修补过程全自动化,质量可靠,焊接件满足高标准使用要求,减少材料、零件报废的经济和工期损失。
除了上述的优势,该技术还能够保证焊件的尺寸精度和几何精度。摩擦焊机实际上相当于一台带有加压机构的车床,按照现代机床的设计及制造技术来讲,使它具有足够的精度及刚性并不困难。此外,再采用适当的控制方法,可使焊件在焊接后的长度误差小于±0.2毫米,偏心度可在0.2毫米之内。由于这些技术优势,该项技术目前在新能源汽车应用很广。比如特斯拉的电机壳水冷,如果通过铝焊、氢弧焊等等进行焊接,工艺繁琐而且报废率高。而使用摩擦焊接技术只需要前期简单的加工,即可摩擦焊接完成水冷内循环。既可以实现同种类材料的无气孔焊接,也能完美适应异类材料的焊接,工作效率高,质量好还不需要耗材的焊接技术,看到了这里相信大家对摩擦焊接已经有了大致的了解,随着人们对摩擦焊接技术的不断开发于工程化实践,其应用必将越来越广泛。
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