摩擦焊技術(shù)的發(fā)展與展望

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4、個人檔案?查看文章?摩擦焊技術(shù)的發(fā)展與展望2007-04-1718:04利用摩擦熱焊接起源于一百多年前，此后經(jīng)半個多世紀(jì)的研究發(fā)展，摩擦焊技術(shù)才逐漸成熟起來，并進(jìn)入推廣應(yīng)用階段。自從上世紀(jì)五十年代摩擦焊真正焊出合格焊接接頭以來，就以其優(yōu)質(zhì)、高效、低耗環(huán)保的突出優(yōu)點(diǎn)受到所有工業(yè)強(qiáng)國的重視。我國的摩擦焊研究始于1957年，發(fā)源地是哈爾濱焊接研究所，是世界上最早開展摩擦焊研究的幾個國家之一，取得了很多引人注目的成果。?????摩擦焊技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)歸結(jié)為如下幾個方面：?????(1)接頭質(zhì)量好

5、且穩(wěn)定。焊接過程由機(jī)器控制，參數(shù)設(shè)定后容易監(jiān)控，重復(fù)性好，不依賴于操作人員的技術(shù)水平和工作態(tài)度。焊接過程不發(fā)生熔化，屬固相熱壓焊，接頭為緞造組織，因此焊縫不會出現(xiàn)氣孔、偏析和夾雜，裂紋等鑄造組織的結(jié)晶缺陷，焊接接頭強(qiáng)度遠(yuǎn)大于熔焊、釬焊的強(qiáng)度，達(dá)到甚至超過母材的強(qiáng)度；?????(2)效率高。對焊件準(zhǔn)備通常要求不高，焊接設(shè)備容易自動化，可在流水線上生產(chǎn)，每件焊接時間以秒計，一般只需零點(diǎn)幾秒至幾十秒，是其它焊接方法如熔焊、釬焊不能相比的；?????(3)節(jié)能、節(jié)材、低耗。所需功率僅及傳統(tǒng)焊接工藝的1/5～1/15，不需焊條、焊劑、釬料、保護(hù)氣體，不需填加

6、金屬，也不需消耗電極；?????(4)焊接性好。特別適合異種材料的焊接，與其它焊接方法相比，摩擦焊有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，如鋼和紫銅、鋼和鋁、鋼和黃銅等等；?????(5)環(huán)保，無污染。焊接過程不產(chǎn)生煙塵或有害氣體，不產(chǎn)生飛濺，沒有孤光和火花，沒有放射線。?????由于以上這些優(yōu)點(diǎn)，摩擦焊技術(shù)被譽(yù)為未來的綠色焊接技術(shù)。?????摩擦焊技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展及應(yīng)用狀況?????經(jīng)過幾十年的發(fā)展，摩擦焊技術(shù)在國內(nèi)目前已經(jīng)具備了包括工藝、設(shè)備、控制、檢驗(yàn)等整套完備的專業(yè)技術(shù)規(guī)模，并且在基礎(chǔ)理論研究上也形成了一定的獨(dú)立體系。?????1摩擦焊工藝研究與應(yīng)用?????目

7、前我國摩擦焊技術(shù)的應(yīng)用比較廣泛，可焊接直徑3.0～120mm的工件以及8000mm2的大截面管件，同時還開發(fā)了相位焊和徑向摩擦焊技術(shù)，以及攪拌摩擦焊技術(shù)。不僅可焊接鋼、鋁、銅，而且還成功焊接了高溫強(qiáng)度級相差很大的異種鋼和異種金屬，以及形成低熔點(diǎn)共晶和脆性化合物的異種金屬。如高速鋼—碳鋼、耐熱鋼—低合金鋼、高溫和金—合金鋼、不銹鋼—低碳鋼、不銹鋼—電磁鐵以及鋁—銅、鋁—鋼等。近年來隨著我國航空航天事業(yè)的發(fā)展，也加速了摩擦焊技術(shù)向這些領(lǐng)域的滲透，進(jìn)行了航空發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子、起落架結(jié)構(gòu)件、緊固件等材料（Ln718???Ti17???300M???GH159??

8、?GH4169）以及金屬與陶瓷、復(fù)合材料、粉末高溫合金的摩擦焊工藝試驗(yàn)研究，某些電工材料的釬焊工藝也開始用摩擦焊接所取代。如電磁鐵—不銹鋼、鎢銅合金等。目前我國采用摩擦焊接方法焊接的產(chǎn)品有：鍋爐行業(yè)的蛇形管摩擦焊接，閥門行業(yè)的閥門法蘭和閥體密封座的摩擦焊接，軸瓦行業(yè)的止推邊軸瓦的摩擦焊接，工具行業(yè)的鉆頭、銑刀、鉸刀的刃部與柄部的摩擦焊接，汽車及機(jī)車行業(yè)發(fā)動機(jī)的雙金屬排氣閥、氣門頂桿、柴油機(jī)預(yù)熱室噴咀、半軸、扭力管、內(nèi)燃機(jī)增壓器渦輪軸，潛水電泵轉(zhuǎn)軸，紫銅不銹鋼水接頭，鋁銅過渡接頭，紡織機(jī)梭子芯，關(guān)節(jié)軸承，泥瓦工具，地質(zhì)鉆桿，石油鉆桿、實(shí)心、空心抽油桿

9、，航空發(fā)動機(jī)集成齒輪，木工多用機(jī)床上的刀軸等等。?????2理論研究及工程應(yīng)用?????我國科技人員對摩擦焊接表面高溫塑性金屬層的形成、流動、擴(kuò)展和焊接接頭形成機(jī)理，摩擦焊接的能量轉(zhuǎn)換及過程控制，大截面石油鉆桿摩擦焊接工藝和強(qiáng)韌性控制，摩擦焊接接頭灰斑缺陷形成機(jī)制及焊接接頭斷口形貌與斷裂應(yīng)變，鋁—銅薄壁管摩擦焊接機(jī)理與接頭性能和焊縫化合物相形成機(jī)制等方面進(jìn)行了較深入地基礎(chǔ)理論研究工作。?????在工程應(yīng)用上針對急待解決的一系列問題開展了摩擦焊技術(shù)研究的課題。其中摩擦焊接頭形變熱處理的工藝試驗(yàn)研究是一項有代表性的應(yīng)用科學(xué)研究工作，這項研究率先在摩擦焊

10、領(lǐng)域中引入形變強(qiáng)化與相變強(qiáng)化相結(jié)合通過改變傳統(tǒng)的連續(xù)驅(qū)動摩擦焊過程，把焊接工藝同焊后熱處理工藝實(shí)行工序兼并，利用焊接余熱和剎車能耗在摩擦焊機(jī)上直接對摩擦焊接頭進(jìn)行形變熱處理，機(jī)上配備的熱處理裝置可以更有效地實(shí)現(xiàn)相變條件的控制，這樣就可以把摩擦焊過程中高溫形變引入的大量位錯等用淬火相變牢固地釘扎住，充分發(fā)揮形變強(qiáng)化與相變強(qiáng)化的雙重作用取得的以往用單一方法不能達(dá)到的強(qiáng)韌化效果。實(shí)現(xiàn)了在不降低接頭強(qiáng)度的前提下，韌性超過調(diào)質(zhì)母材的水平，這套技術(shù)不僅提高了焊接質(zhì)量而且簡化了工藝，減少了焊后熱處理的加熱次數(shù)，降低了成本。該項研究成果處于世界領(lǐng)先地位，目前在抽油

11、桿、油管的生產(chǎn)和鉆桿的修復(fù)上進(jìn)行了推廣應(yīng)用。為控制鋁—銅過渡接頭脆性層的產(chǎn)生，研究了低溫摩擦焊并應(yīng)用于生產(chǎn)。近年來對超塑性