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摩擦焊的应用
各类同质、异质金属连接
汽车半轴、汽车凸轮轴、汽车动力转向轴节点、汽车前 后桥、发动机汽门顶杆、集成齿轮、拨叉、花键套管、 连轴器、传动轴、驱动桥壳、制动凸轮、排气阀、液压 油缸推杆、气囊充气器、涡轮增压器转子 、印刷机滚 子、电机轴、船用马达驱动轴、石油与地质钻杆、长冲 程超高强度抽油杆、双金属轴瓦、双金属刀具、铜铝导 电接头等
d-35s
e-40s
f-55s
稳态焊敷阶段
400kgf– 1825rpm– 2.2mm/s
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搅拌摩擦点焊 FSSW
（Friction Stir Spot Welding）是FSW中的特定 形式，是针对汽车铝结构车 身的连接而进行开发研究的
FSSW装置安装在机器人臂 上，施焊时由机器人臂移到 要焊部位，夹紧臂下降夹紧 要焊的板，然后搅拌头下降 进行焊接，焊接结束后松开 夹紧臂，整个装置由机器人 臂移到新的点焊位置
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惯性摩擦焊过程
旋转焊件与飞轮相连。 焊接时飞轮被加速到设 定转速，以动能形式储 存能量，随后电动机与 主轴脱离 储存在飞轮中的动能通 过摩擦逐渐转换为热能， 而飞轮转速则不断降低， 至主轴停止转动
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线性摩擦焊 LFW
LFW焊接过程
摩擦副一侧工件被一对 往复机构驱动着相对于 另一侧被夹紧的工件表 面作相对运动，并在其 轴向施加压力下，随着 摩擦运动的进行，摩擦 表面被清理并产生摩擦 热，摩擦表面的金属逐 渐达到粘塑性状态并产 生变形，形成飞边。然 后，停止往复运动并施 加顶锻力，完成焊接
LinFricTM型线性摩擦焊机
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线性摩擦焊
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线性摩擦焊接
主要适用于多数的热塑性部件，包括非晶态的和 半晶质的
焊缝的形成只要几毫秒，并且焊接过程对于聚合 物来说较能耐潮，例如：尼龙。正如大家可以预 想的一样，两个部件的接口虽然有10度的误差也 是可以焊接的，但是最理想的情况还是要求两个 焊接的部件接口处平整 焊接的振幅一般从0.5毫米到几毫米，频率则要求 在100－500赫兹之间（一般是频率是选择100－ 300赫兹） 特殊应用的焊接参数通常由实验决定
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摩擦焊原理
以连续驱动摩擦焊为例说明原理
焊前，夹持旋转焊件和移动焊件 a。旋转焊件高速旋转，移动焊件 逐步靠拢 b。接触压紧，摩擦扭矩迅速升高 c。摩擦继续升温，轴向压力，径 向塑性流动 d。制动、顶锻
5
摩擦焊特点和技术优势
1.工艺适应性广。可焊金属范围广，特别适应于焊接异种 金属。 2.接头性能好。焊接表面不易氧化，接头组织细密（锻造 组织），不易产生气孔、裂缝等缺陷。通常可比较容易地 得到与母材强度相同的接头 3.焊接过程可靠性高。参数重现性好，焊接质量稳定，容 易实现工艺参数及质量的自动控制 4.尺寸精度高。焊后焊件的尺寸精度及几何精度高，有些 零件焊后可不进行机械加工 5.环保。劳动条件好，无环境污染，便于放在机械生产线 上使用 6.高效低耗。生产率高，耗电小、节省能源，焊接过程中 不需要填充材料且焊件材料损耗小节省材料
增压器转子
7
摩擦焊的应用
汽车电流传感器
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电流传感器 焊接过程
9
电流传感器
10
铜铝的摩擦焊接
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连续驱动摩擦焊机基本结构
SD-250B 型连续驱动 摩擦焊机
上海三都机械有限公司
12
摩擦焊的分类
传统摩擦焊 新型摩擦焊
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连续驱动摩擦焊
电机连续驱动主轴， 使旋转焊件以设定 的转速转动 加热结束时，需制 动刹车 有顶锻保压阶段
工作过程
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搅拌摩擦点焊 FSSW
FSSW焊点实际上有一段长度L，试验表明， AA6061-T4板材的FSSW焊点表面光滑，内部无 缺陷，有较好的静载和动载强度
L
焊点外观
D
完成的 焊点
焊点横截面
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搅拌摩擦焊接技术原理
搅拌摩擦焊接的出现，已经使铝合金等有 色金属的连接技术发生了重大变革
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搅拌摩擦焊原理和特点
摩擦焊接
摩擦焊技术
摩擦焊原理及技术优势介绍 传统摩擦焊介绍 摩擦焊典型产品 搅拌摩擦焊介绍
2
回顾历史、掌握未来
摩擦焊的历史
1891年：美国批准了第一个摩擦焊专利 1956年：前苏联楚迪克夫发明了摩擦焊技术 1957年：成功实现铝－铜的摩擦焊 1991年：英国焊接研究所发明了搅拌摩擦焊， 成功焊接了铝合金平板
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线性摩擦焊的优点
（1）可焊接方形、圆形、多 边形截面的金属或塑料工件。 配合合适的工夹具还可焊接更 不规则的构件，如叶片与涡轮 盘的焊接
（2）固态焊接，金属不熔化 和热影响区窄；低应力和小变 形，高完整性；焊缝的结构强 度与弹性性能与基体金属相同
（3）可实现机械和自动控制， 可靠性高，可实现概念
摩擦焊（Friction Welding），
在轴向压力与扭矩作用下，利用焊接接触端面之间的 相对运动及塑性流动所产生的摩擦热及塑性变形热使 接触面及其近区达到粘塑性状态并产生适当的宏观塑 性变形，（有时需要迅速顶锻），通过两侧材料的相 互扩散和动态再结晶而完成连接的一种压焊方法
主要由连续驱动摩擦焊、惯性摩擦焊、搅拌摩擦 焊、线性摩擦焊、三体摩擦焊和摩擦堆焊等组成 摩擦焊是一种优质、高效、节能、无污染的固相 连接方法
搅拌摩擦焊（Friction Stir Welding）
英国焊接研究所（TWI）于1991年发明的一种固相连 接技术 在30几个国家申请了专利，包括中国
搅拌摩擦焊采用特型搅拌头在待焊工件件旋转、 摩擦生热，并挤压以形成焊缝。属于一种崭新的 固态连接方法
采用搅拌摩擦焊取代传统的氩弧焊，不仅能完成 材料的对接、搭接、丁字等多种接头方式，而且 能用于高强铝合金、铝锂合金的焊接，大大提高 了焊接接头的力学性能，并且排除了熔焊缺陷产 生的可能性
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搅拌摩擦焊
（c）
搅拌摩擦焊试样
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搅拌摩擦焊的搅拌头、焊缝外观
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摩擦堆焊过程
旋转的耗材棒
轴向载荷
轴向载荷
静止的基体 金属板件
（1）
静止的基体 金属板件
轴向加载后 形成的塑性层熔敷层的
半圆形前缘
熔敷层
（2）
移动的基体金属板
（3）
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耗材摩擦焊接和耗材摩擦焊敷
耗材摩擦焊
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耗材摩擦焊敷的过程
a-10s
b-20s
c-25s
预热阶段
400kgf– 1825rpm– 2.2mm/s