中山专业摩擦焊厂

基于焊缝组织晶粒和析出强化相的微观结构特点，可以把搅拌摩擦焊焊缝分为4个明显的区域：焊核区(Stirred或Nugget Zone)、热力影响区(Thermo-Mechanically Affected Zone，TMAZ)、热影响区(Heat-Affected Zone，HAZ)以及母材(Base或Parent material)。不同区域组织的变化，对焊缝性能有显著的影响。中山摩擦焊焊核区材料经受的严重变形和摩擦热，由晶粒尺寸为1-15μm不等的细小等轴再结晶组织组成。再结晶组织的内部为低密度的位错，但也有发现再结晶组织的内部却有高密度的亚晶界、亚晶和位错。在铝合金和其他有些的合金中焊核区可以观察到类似逗洋葱环地结构。中山摩擦焊在母材和焊核区之间是搅拌摩擦焊特有的热力影响区。热力影响区的特征是存在高度变形的结构。焊核区周围母材晶粒被拉长变形，尽管热力影响区也经历了塑性变形，却由于没有足够大的应力，不发生再结晶。在热力影响区也有强化相的溶解、粗化，这取决与热力影响区经历的热循环强度。热力影响区晶粒通常由高密度的亚晶界组成。热影响区只受热的影响，保持与母材相同晶粒结构，但是受温度的影响，晶粒的尺寸有明显的长大和强化相的粗化，热影响区所经历的温度对其所包含的亚晶影响较小。

搅拌摩擦焊的定义摩擦焊搅拌摩擦焊是搅拌头高速旋转并与被焊工件摩擦,产生热量形成热塑性层,搅拌头与工件相对运动,在搅拌头前面不断形成的热塑性金属转移到搅拌头后面,填满后面的空腔,从而形成连接的方法.中山摩擦焊搅拌头由特型指棒、夹持器和圆柱体组成.焊接开始时,搅拌头高速旋转,特型指棒迅速钻入被焊板材的焊缝,与特型指棒接触处的金属摩擦生热,形成了很薄的热塑性层.当特型指棒钻入工件表面以下时,部分金属被挤出表面,轴肩与被焊工件表面摩擦产生热量.又由于背面垫板的密封作用,不断地产生热塑性金属形成焊缝.在整个过程中空腔的产生于填满连续进行,焊缝区金属经历这被挤压、摩擦生热、塑性变形、转移、扩散、再结晶等过程.

摩擦焊摩擦焊接的起源可追溯到公元1891年，当时美国批准了这种焊接方法的一个zhuanli。该zhuanli是利用摩擦热来连接钢缆。随后德国、英国、苏联、日本等国家先后开展了摩擦焊接的生产与应用。我国是世界上研究摩擦焊接最早的国家之一，早在1957年就实验成功了铝—铜摩擦焊。多年来，摩擦焊接以其优质、高效、节能、无污染的技术特色，深受制造业的重视，摩擦焊特别是不断开发出摩擦焊接的新技术，如超塑性摩擦焊接、线性摩擦焊接、搅拌摩擦焊接等，使其在航空、航天、核能、海洋开发等高技术领域及电力、机械制造、石油钻探、汽车制造等产业部门得到了愈来愈广泛的应用。

由于搅拌摩擦焊过程中热输入相对于熔焊过程较小，接头部位不存在金属的熔化，是一种固态焊接过程，在合金中保持母材的冶金性能，可以焊接金属基复合材料、快速凝固材料等采用熔焊会有不良反应的材料。摩擦焊其主要优点如下：(1)焊接接头热影响区显微组织变化小．残余应力比较低，焊接工件不易变形；(2)能一次完成较长焊缝、大截面、不同位置的焊接．接头高：(3)操作过程方便实现机械化、自动化，设备简单，能耗低，功效高，对作业环境要求低：(4)无需添加焊丝，焊铝合金时不需焊前除氧化膜，不需要保护气体，成本低；(5)可焊热裂纹敏感的材料，适合异种材料焊接：(6)焊接过程安全、无污染、无烟尘、无辐射等。摩擦焊搅拌摩擦焊也存在一定的缺点：焊接工件必须刚性固定，反面应有底板；焊接结束搅拌探头提出工件时，焊缝端头形成一个键孔，并且难以对焊缝进行修补：工具设计、过程参数和机械性能数据只在有限的合金范围内可得：在某种情况下，如特殊领域中要考虑腐蚀性能、残余应力和变形时，性能需进一步提高才可实际应用；对板材进行单道连接时，焊速不是很高：搅拌头的磨损消耗太快等。

摩擦焊摩擦焊的历程 摩擦焊接技术经过长期发展，已经发展出很多种摩擦焊接的分类：惯性摩擦焊、径向摩擦焊、轨道摩擦焊、搅拌摩擦焊等。 摩擦焊的历程 线性摩擦焊 据不完全统计，美国、德国、日本等工业发达国家的一些著名汽车制造公司，已有百余种汽车零部件采用了摩擦焊技术。摩擦焊在国内，中国重汽已实现铸钢桥壳和轴头的摩擦焊接。摩擦焊技术在国内推广应用，势在必行。 摩擦焊的历程 经过几十年的发展，摩擦焊技术在国内目前已经具备了包括工艺、设备、控制、检验等整套完备的专业技术规模，并且在基础理论研究上也形成了一定的独立体系。 摩擦焊可以加工的产品范围很广，航空、航天 行业的涡轮转子部件、喷气发动机风扇轴、补偿轴、定子叶片、调整器柄、起落架拉杆、异质材料飞机铆钉、钩头，螺栓、飞机泵轻质活塞、飞机液压操纵系统双金属线圈骨架、宇航用铝热管等； 摩擦焊的历程 石油、煤炭、地质钻探行业的石油钻杆、抽油杆、 地质钻杆、地质取芯钻具等。汽车 行业的发动机空心轴、汽车后轴（含空心轴）、变速器输出轴、速度选择轴、倾斜转向轴、传动轴、前轮轴、传动输入轴、S型凸轮轴、冷却风扇电动机壳和轴、涡轮增压器、 异质材料气阀。汽车液压千斤顶、后桥壳管、安全气囊、连轴齿轮、起动机小齿轮组件、飞轮齿圈、万向节组件等

搅拌针的尺寸（包括轴肩长度，针的长度和半径与板材的匹配性），焊速，转速倾角;摩擦焊摩擦焊通常由如下四个步骤构成：1、机械能转化为热能；2、材料塑性变形；3、热塑性下的锻压力；4、分子间扩散再结晶。摩擦焊摩擦焊相较传统熔焊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。摩擦焊相对传统熔焊，摩擦焊具有焊接接头质量高——能达到焊缝强度与基体材料等强度，焊接效率高、质量稳定、一致性好，可实现异种材料焊接等。