摩擦焊

摩擦焊搅拌工具只承受沿轴线的正压力和与旋转方向相反的摩擦扭矩，且随着下压深度的增加，正压力和摩擦扭矩逐渐增大：稳定焊接阶段搅拌针侧面除了前半部分承受压力和扭矩，还会承受与焊接方向相反的阻力以及由它产生的弯矩。当焊接过程进入稳定阶段时，摩擦焊搅拌工具承受的载荷只与轴肩和搅拌针的尺寸有关。摩擦焊搅拌工具的优化实验表明前进侧和后退侧的热机械影响区由于经历的热影响和搅拌作用不同，微观组织的晶粒尺寸和形态不同；水平轴肩圆柱螺纹摩擦焊搅拌工具(2#)在两种焊接速度下(33毫米/分钟和50毫米/分钟)，得到的焊缝表面光滑、飞边较少，焊合区微观组织细小均匀、无方向性，综合力学性能较优。摩擦焊在铝-铜导线过渡接头的焊接方面应用尤广。摩擦焊

摩擦焊，是利用工件端面相互运动、相互摩擦所产生的热，使端部达到热塑性状态，然后迅速顶锻，完成焊接的一种方法。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。摩擦焊方法在制造业中已有应用40余年，由于其生产率高、质量好获得了普遍的工程应用，但焊接的对象主要是回转形零件，虽然也有其它形式的摩擦焊技术出现，以克服被焊工件几何形状的限制或提高生产率，如相位摩擦焊、径向摩擦焊、线性摩擦焊等，但实际应用很少。摩擦焊惯性摩擦焊也可焊接直径为100毫米的棒材或截面积为60厘米2的管件。

在工程机械工业用于焊接液压缸、活塞杆、法兰与法体的链接等；在石化工业用于碳素钢、工具钢等及耐蚀合金的焊接、钻头与钻杆焊接等；而铜和铝的焊接更有效的解决了输变电工程中的抗腐蚀问题。摩擦焊的技术原理：摩擦破坏了金属表面的氧化膜。摩擦生热降低了金属的强度，但提高了它的塑性。摩擦表面金属产生了塑性变形与流动，防止了金属的氧化，促进了焊接金属原子的互相扩散，形成了牢固的焊接接头。摩擦焊相较传统熔焊较大的不同点在于整个焊接过程中，待焊金属获得能量升高达到的温度并没有达到其熔点，即金属是在热塑性状态下实现的类锻态固相连接。

摩擦焊搅拌工具不只可大幅度减小飞边的尺寸，也提高了焊缝承载能力；搅拌头内的冷却介质通过重力与充入的压力从搅拌头的轴向冷却孔进入，较大降低了制造精度，节约成本。摩擦焊接工具包括中空结构的搅拌头，设于搅拌头中空结构中的可转动且可伸缩于搅拌头中的搅拌针，搅拌头与搅拌针的轴线重合，在搅拌头的轴肩上设置有锻压凸台，该锻压凸台的高度低于搅拌针伸出搅拌头后搅拌部分的长度。在整个焊接过程中，不必在设备上设置倾角调节机构，降低焊接设备复杂性，将搅拌头轴肩与被焊材料平面法线的角度为0°，从而实现无倾角搅拌摩擦焊接，采用无倾角搅拌摩擦焊技术焊接平面二维时，在焊缝转弯处不需要调节搅拌头角度，减少焊接工序，同时不必在设备上设置倾角调节机构，降低焊接设备复杂性，提高焊接效率。在使用摩擦焊搅拌工具时，被焊材料待接面上必须发生相对的摩擦运动。

摩擦焊搅拌工具作为搅拌摩擦焊技术所必需的焊接工具，是该技术的关键和中心技术之一，被誉为搅拌摩擦焊的“心脏”。同时摩擦焊搅拌工具也是搅拌摩擦焊的特殊消耗品。在搅拌摩擦焊接过程中，搅拌头高速旋转插入到待焊材料的焊缝中产生摩擦热，使被焊材料热塑化，同时粉碎和弥散接头表面的氧化层，使塑化材料产生良好的塑性流动和转移，对焊缝金属材料施加焊接锻压力，使材料在压力作用下扩散连接形成固相接头。在使用摩擦焊搅拌工具时，被焊材料待接面上必须发生相对的摩擦运动，且能产生热，这是焊接热的来源。摩擦焊搅拌工具能一次完成较长焊缝、大截面、不同位置的焊接接头高。摩擦焊

摩擦焊焊接的对象主要是回转形零件。摩擦焊

首先，摩擦焊头不产生与熔化和凝固冶金有关的一些焊接缺陷和焊接脆化现象，如粗大的柱状晶、偏析、夹杂、裂纹和气孔等；其次，轴向压力和扭矩共同作用于摩擦焊表面及其近区，产生了一些力学冶金效应，如晶粒细化、组织致密、夹杂物弥散分布，以及摩擦焊表面的“自清理”作用等；再者，摩擦焊时间短，热影响区窄，热影响区组织无明显粗化。上述三方面均有利于获得与母材等强的焊接接头。这一特点是决定摩擦焊头具有优异性能的关键因素。普遍的工艺适应性，决定了摩擦焊对被焊材料具有普遍的工艺适应性。摩擦焊