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摩擦焊接的发展现状与前景

摩擦焊接的发展现状与前景

  • 分类:焊接技术
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  • 发布时间:2020-01-16 16:55
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摩擦焊接的发展现状与前景

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  • 分类:焊接技术
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摩擦焊工艺研究与应用

    目前我国摩擦焊技术的应用比较广泛,可焊接直径3.0~120mm的工件以及8000mm2的大截面管件,同时还开发了相位焊和径向摩擦焊技术,以及搅拌摩擦焊技术。不仅可焊接钢、铝、铜,而且还成功焊接了高温强度级相差很大的异种钢和异种金属,以及形成低熔点共晶和脆性化合物的异种金属。如高速钢—碳钢、耐热钢—低合金钢、高温和金—合金钢、不锈钢—低碳钢、不锈钢—电磁铁以及铝—铜、铝—钢等。近年来随着我国航空航天事业的发展,也加速了摩擦焊技术向这些领域的渗透,进行了航空发动机转子、起落架结构件、紧固件等材料(Ln718 Ti17 300M GH159 GH4169)以及金属与陶瓷、复合材料、粉末高温合金的摩擦焊工艺试验研究,某些电工材料的钎焊工艺也开始用摩擦焊接所取代。如电磁铁—不锈钢、钨铜合金等。目前我国采用摩擦焊接方法焊接的产品有:锅炉行业的蛇形管摩擦焊接,阀门行业的阀门法兰和阀体密封座的摩擦焊接,轴瓦行业的止推边轴瓦的摩擦焊接,工具行业的钻头、铣刀、铰刀的刃部与柄部的摩擦焊接,汽车及机车行业发动机的双金属排气阀、气门顶杆、柴油机预热室喷咀、半轴、扭力管、内燃机增压器涡轮轴,潜水电泵转轴,紫铜不锈钢水接头,铝铜过渡接头,纺织机梭子芯,关节轴承,泥瓦工具,地质钻杆,石油钻杆、实心、空心抽油杆,航空发动机集成齿轮,木工多用机床上的刀轴等等。

 
摩擦焊技术发展的展望

    我国摩擦焊技术的发展现状还很不适应国民经济高速发展的需要。今后5—10年内我国的摩擦焊工作者还要在材料的焊接性、摩擦焊的焊接方法、摩擦焊设备和摩擦焊的应用领域展开更加深入的研究。

1. 材料的焊接性

    主要瞄准那些难以熔焊的及新兴的焊接材料的焊接,象钛合金与不锈钢的摩擦焊接、钛与铝的摩擦焊接、纯钛与纯铜的摩擦焊接、高熔点材料的摩擦焊接、轻金属的摩擦焊接、粉末合金材料的摩擦焊接、新兴材料的摩擦焊接、铸造合金的摩擦焊接、钢材与活性金属的摩擦焊接等等材料的摩擦焊接性研究。对材料摩擦焊接物理、化学、力学冶金的基础理论进一步深入研究,拓宽摩擦焊可焊材料领域。

2. 摩擦焊方法

    今后5—10年要加大力度开发一些新的摩擦焊方法,逐步完善并扩大其应用范围。

(1)相位摩擦焊

    可实现有相位要求的工件的摩擦焊接,扩大了摩擦焊的应用领域。目前生产中对如六方形断面的零件、八方钢、汽车操作杆、花键轴、拨叉、两端带法兰的轴等均要求采用相位摩擦焊。在电控技术和机械技术高度发展的前提下,为大吨位相位摩擦焊机的研制提供了可能。

(2)线性摩擦焊

    线性摩擦焊技术,是两个工件以一定的频率和振幅进行往复运动产生热量进行的焊接,它可以将方形、圆形、多边形截面的金属或塑料焊接在一起。它可以焊接更不规则截面的构件,象叶片与涡轮等,以后要深入开展线性摩擦焊机原理、振动系统动力学等的研究,为研制大吨位的性摩擦焊机作准备。

(3)径向摩擦焊

    径向摩擦焊由于其引入中间旋转加压圆环,不仅改变了摩擦面的方向,焊件也由相对旋转加压变为相对固定加压,它非常适合于长管子的焊接,同时它还可以把薄壁铜环焊接到弹体外壁上,能够使军工产品升级换代。今后要加强径向摩擦焊机理和瞬间大流量液压系统的研究,为大吨位径向摩擦焊机的研制奠定理论基础。

(4)搅拌摩擦焊

    搅拌摩擦焊技术是1991年英国焊接研究所发明的固相连接技术,它在航空、航天、船舶、海洋工业、武器装备以及高速列车等领域的轻结构制造中的应用研究得到广泛开展。同时也引起了我国科技工作者的高度重视,先后开展了一些搅拌摩擦焊的研究工作,今后要对搅拌摩擦焊的机理、微观组织、力学性能和搅拌摩擦焊的核心技术搅拌头等展开更加深入的研究。拓展搅拌摩擦的材料焊接范围,特别是要加强异种材料搅拌摩擦的研究,进一步扩大搅拌摩擦焊的工程应用。同时还要对摩擦堆焊、第三体摩擦焊和嵌入摩擦焊开展研究。

3. 摩擦焊设备与工程应用

    随着摩擦焊技术的广泛应用,摩擦焊设备也得到了迅速的发展,2000年不完全统计全世界共有5000多台摩擦焊机用于焊接生产。
为了适应大型和特殊部件的焊接,要研制我国的大型和微型的摩擦焊机。为适应特种用途还要开发惯性摩擦焊、径向摩擦焊,搅拌摩擦焊、双头摩擦焊,立式摩擦焊及水下摩擦焊等多种特种摩擦焊机。在制造及监控技术方面要本着柔性和自动化来设计。焊机可附加很多自动化设备和加工装置,从而创造出一个高度柔性和自动化的完整系统,以适应用户的各种要求。为强化焊接过程质量保证,除了时间控制、变形量控制、能量控制外,还要开发特殊过程控制技术。如摩擦扭矩和声发射监控技术等。

    为了适应焊接生产的自动化要求,要加强相关技术及外围设备的研究。如不同类型的去飞边装置、机器人或其他上下料装置、热处理及无损检验技术,工件可在焊前或焊后在焊机上进行机加工,有的甚至可进行CNC加工。使之在生产线上可靠运行。还可与柔性制造系统(FMS)配合使用。

    今后汽车工业将成为摩擦焊最具活力的市场,使用摩擦焊焊接的零部件有涡轮增压器,安全气囊的增压泵,变速器和齿轮箱的驱动轴、后桥、排气阀、气动制动用凸轮等。在工程机械方面,摩擦焊主要用来焊接液压传动部件,如液压缸,活塞杆,尤其是法兰与阀体的焊接,另外在履带支重轮,减震器和齿轮泵转子制造中也可以采用摩擦焊。

    要加大对飞机起落架的管与拉杆的摩擦焊接,直升飞机起落架旋翼主传动轴的合金齿轮与高镍合金钢管轴、双金属铆钉、飞机钩头螺栓等摩擦焊研究。逐步扩大摩擦焊应用领域。

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