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摩擦焊的工作原理以及发展史

摩擦焊


摩擦焊,是指利用工件接触面摩擦产生的热量为热源,使工件在压力作用下产生塑性变形而进行焊接的方法。


在压力作用下,是在恒定或递增压力以及扭矩的作用下,利用焊接接触端面之间的相对运动在摩擦面及其附近区域产生摩擦热和塑形变形热,使及其附近区域温度上升到接近但一般低于熔点的温度区间,材料的变形抗力降低、塑性提高、界面的氧化膜破碎,在顶锻压力的作用下,伴随材料产生塑性变形及流动,通过界面的分子扩散和再结晶而实现焊接的固态焊接方法。


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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。

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摩擦焊相较传统熔焊最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。

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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。

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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第一个专利。该专利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,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。









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