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摩擦焊相关知识点总结一、摩擦焊的原理摩擦焊的原理是利用摩擦热效应和机械压力使焊件表面发生塑性变形，从而实现焊接。
摩擦焊的工作原理可以概括为以下几个步骤：1. 接触阶段：两个焊件通过机械压力贴合在一起，形成接触面。
同时，旋转摩擦焊工具，使摩擦热由焊接接触面产生，达到加热的效果。
2. 加热阶段：摩擦焊工具将焊接接触面加热至塑性变形温度，使接触面材料软化并产生塑性变形。
3. 搅拌阶段：通过机械压力和旋转摩擦焊工具使焊接接触面产生搅拌效应，使焊件之间的金属颗粒混合在一起，实现焊接。
4. 冷却阶段：停止摩擦热效应，等待焊接接触面冷却固化，形成坚固的焊接接头。
摩擦焊的原理可以表述为摩擦热效应、塑性变形和搅拌效应的综合作用。
通过控制摩擦焊的工艺参数，可以达到理想的焊接效果和焊缝质量。
二、摩擦焊的工艺参数摩擦焊的工艺参数是影响焊接质量和性能的重要因素，包括摩擦焊工具的转速、轴向压力、径向力、加热时间和冷却时间等。
下面分别对这些工艺参数进行详细介绍：1. 转速：摩擦焊工具的转速是影响摩擦热效应的重要参数。
较高的转速可以产生更多的摩擦热，加热焊接接触面更快，但也可能导致过高的焊接温度和金属流动速度，导致焊接质量下降。
因此，在实际操作中需要根据焊接材料的性质和厚度选择合适的转速。
2. 轴向压力：轴向压力是通过摩擦焊工具施加在焊接接触面上的压力，是实现摩擦焊的关键参数。
适当的轴向压力可以保证焊接接触面的紧密贴合，增加金属材料的接触面积，有利于摩擦热的传递和焊接质量的提高。
3. 径向力：对于摩擦搅拌焊接，径向力是对工件施加垂直于焊缝方向的压力。
通过施加适当的径向力可以保证焊接接触面的搅拌效果，防止焊接接触面出现空隙和气孔，提高焊接质量。
4. 加热时间：加热时间是摩擦焊加热阶段的持续时间，通过控制加热时间可以控制焊接接触面的温度和软化程度，影响焊接质量和强度。
5. 冷却时间：冷却时间是摩擦焊冷却阶段的持续时间，通过控制冷却时间可以保证焊接接触面充分冷却和固化，形成坚固的焊接接头。
连续驱动摩擦焊基本原理1．焊接过程连续驱动摩擦焊接时，通常将待焊工件两端分别固定在旋转夹具和移动夹具内，工件被夹紧后，位于滑台上的移动夹具随滑台一起向旋转端移动，移动至一定距离后，旋转端工件开始旋转，工件接触后开始摩擦加热。
此后，则可进行不同的控制，如时间控制或摩擦缩短量（又称摩擦变形量）控制。
当达到设定值时，旋转停止，顶锻开始，通常施加较大的顶锻力并维持一段时间，然后，旋转夹具松开，滑台后退，当滑台退到原位置时，移动夹具松开，取出工件，至此，焊接过程结束。
对于直径为16mm的45号钢，在2000r/min转速、8.6MPa摩擦压力、0.7s 摩擦时间和161MPa的顶锻压力下，整个摩擦焊接过程如图10所示。
从图中可知，摩擦焊接过程的一个周期可分成摩擦加热过程和顶锻焊接过程两部分。
摩擦加热过程又可以分成四个阶段，即初始摩擦、不稳定摩擦、稳定摩擦和停车阶段。
顶锻焊接过程也可以分为纯顶锻和顶锻维持两个阶段。
（1）初始摩擦阶段（t1）此阶段是从两个工件开始接触的a点起，到摩擦加热功率显著增大的b点止。
摩擦开始时，由于工件待焊接表面不平，以及存在氧化膜、铁锈、油脂、灰尘和吸附气体等，使得摩擦系数很大。
随着摩擦压力的逐渐增大，摩擦加热功率也慢慢增加，最后摩擦焊接表面温度将升到200～300℃左右。
在初始摩擦阶段，由于两个待焊工件表面互相作用着较大的摩擦压力和具有很高的相对运动速度，使凸凹不平的表面迅速产生塑性变形和机械挖掘现象。
塑性变形破坏了界面的金属晶粒，形成一个晶粒细小的变形层，变形层附近的母材也沿摩擦方向产生塑性变形。
金属互相压入部分的挖掘，使摩擦界面出现同心圆痕迹，这样又增大了塑性变形。
因摩擦表面不平，接触不连续，以及温度升高等原因，使摩擦表面产生振动，此时空气可能进入摩擦表面，使高温下的金属氧化。
但由于t1时间很知，摩擦表面的塑性变形和机械挖掘又可以破坏氧化膜，因此，对接头的影响不大。
当焊件断面为实心圆时，其中心的相对旋转速度为零，外缘速度最大，此时焊接表面金属处于弹性接触状态，温度沿径向分布不均匀，摩擦压力在焊接表面上呈双曲线分布，中心压力最大，外缘最小。
φ15 45钢+45钢连续驱动摩擦焊焊接工艺一、概论摩擦焊是在外力作用下，利用焊件接触面之间的相对摩擦运动和塑形流动所产生的热量，使接触面金属件相互扩散、流动和动态再结晶而完成的固态连接方法。
焊接过程不需要填充金属、焊剂或保护气体。
摩擦焊方法以优质、高效、节能、无污染的技术特点受到制造业的重视，特别是近几年来开发的搅拌摩擦焊、超塑性摩擦焊等新技术，使其在航空航天、能源、海洋开发等技术领域及石油化工、机械和汽车制造等产业部门得到了广泛应用。
二、母材技术状况45钢属于优质碳素结构钢，是铁碳二元合金，含碳量为0.45%，综合力学性能良好，适合制作受力复杂的工件。
一般45钢的交货状态可为正火状态。
1、化学成分如表12、物理性能：密度7.85g/cm3，弹性模量210GPa，泊松比0.269。
力学性能为抗拉强度≥600MPa ；屈服强度≥355MPa ；伸长率：17% ；三、焊接材料选择技术状况1、摩擦焊的定义摩擦焊（Friction Welding，FW）是利用焊件接触的端面相对运动中相互摩擦所产生的热，使端面达到热塑性状态，然后迅速顶锻，完成焊接的一种固相焊接方法。
如图1图12、连续驱动摩擦焊的优点：（1）焊接施工时间短，生产效率高。
（2）焊接热循环引起的焊接变形小，焊后尺寸精度高，不用焊后校形和消除应力。
（3）机械化、自动化程度高，焊接质量稳定。
当给定焊接条件后，操作简单，不需要特殊的焊接技术人员。
（4）适合各类异种材料的焊接，对常规熔化下不能焊接的铝-钢、铝-铜、钛-铜、金属间化合物-钢等都可以进行焊接。
（5）可以实现同直径、不同直径的棒材和管材的焊接。
（6）焊接时不产生烟雾、弧光以及有害气体等，不污染环境。
同时，与闪光焊相比，电能节约5-10倍。
3、连续驱动摩擦焊的应用:目前我国连续驱动摩擦焊技术的应用比较广泛，可焊接直径3.0～120mm的工件以及8000mm²的大截面管件，同时还开发了相位焊和径向摩擦焊技术，以及搅拌摩擦焊技术。
连续驱动摩擦焊资料一、焊接工艺㈠.熔焊1.电弧焊2.气焊3.电子束焊4.激光焊5.电渣焊6.铝热焊传统的汽车传动轴焊接方式，一般都是采用CO₂气体保护焊，成本高、效率低㈡.压焊1.锻焊2.摩擦焊3.冷压焊4.电阻焊---电焊/ 缝焊/ 对焊5.超声波焊6.扩散焊7.高频焊8.爆炸焊㈢.钎焊1.火焰钎焊2.烙铁钎焊3.感应钎焊4.电阻钎焊5.盐浴钎焊6.炉中钎焊高压电触头普遍采用真空钎焊，电子束焊等工艺，成本高、效率低二、连续驱动摩擦焊原理利用工件端面相互摩擦产生的热量使之达到塑性状态，然后顶锻完成焊接的方法。
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。
三、摩擦焊机工作过程（1）初始摩擦阶段（t1）（2）不稳定摩擦阶段（t2）（3）稳定摩擦阶段（t3）（4）停车阶段（t4）（5）纯顶锻阶段（t5）（6）顶锻维持阶段（t6）在整个摩擦焊接过程中，待焊的金属表面经历了从低温到高温摩擦加热，连续发生了塑性变形、机械挖掘、粘接和分子连接的过程变化，形成了一个存在于全过程的高速摩擦塑性变形层，摩擦焊接时的产热、变形和扩散现象都集中在变形层中。
在停车阶段和顶锻焊接过程中，摩擦表面的变形层和高温区金属被部分挤碎排出，焊缝金属经受锻造，形成了质量良好的焊接接头。
四、连续驱动摩擦焊机优点1、接头质量好且稳定。
焊接过程由机器自动控制，参数设定后容易监控，重复性好，不依赖于操作人员的技术水平和工作态度。
焊缝不会出现气孔、偏析和夹杂，裂纹等铸造组织的结晶缺陷，焊接接头强度远大于熔焊、钎焊的强度，达到甚至超过母材的强度。
2、效率高。
对焊件准备通常要求不高，焊接设备自动化程度高，可在流水线上生产，每件焊接时间以秒计，一般只需零点几秒至几十秒，是其它焊接方法如熔焊、钎焊不能相比的。
摩擦焊摩擦焊是利用焊件相对摩擦运动产生的热量来实现材料可靠连接的一种压力焊方法。
其焊接过程是在压力的作用下，相对运动的待焊材料之间产生摩擦，使界面及其附近温度升高并达到热塑性状态，随着顶锻力的作用界面氧化膜破碎，材料发生塑性变形与流动，通过界面元素扩散及再结晶冶金反应而形成接头。
连续驱动摩擦焊基本原理1．焊接过程连续驱动摩擦焊接时，通常将待焊工件两端分别固定在旋转夹具和移动夹具内，工件被夹紧后，位于滑台上的移动夹具随滑台一起向旋转端移动，移动至一定距离后，旋转端工件开始旋转，工件接触后开始摩擦加热。
此后，则可进行不同的控制，如时间控制或摩擦缩短量（又称摩擦变形量）控制。
当达到设定值时，旋转停止，顶锻开始，通常施加较大的顶锻力并维持一段时间，然后，旋转夹具松开，滑台后退，当滑台退到原位置时，移动夹具松开，取出工件，至此，焊接过程结束。
2．摩擦焊接产热摩擦焊接过程中，两工件摩擦表面的金属质点，在摩擦压力和摩擦扭矩的作用下，沿工件径向与切向力的合成方向作相对高速摩擦运动，在界面形成了塑性变形层。
该变形层是把摩擦的机械功转变成热能的发热层，它的温度高、能量集中，具有很高的加热效率。
3．摩擦焊焊接参数主要参数有转速、摩擦压力、摩擦时间、摩擦变形量、停车时间、顶锻时间、顶锻压力、顶锻变形量。
其中，摩擦变形量和顶锻变形量（总和为缩短量）是其他参数的综合反应。
1) 转速与摩擦压力。
转速和摩擦压力直接影响摩擦扭矩、摩擦加热功率、接头温度场、塑性层厚度以及摩擦变形速度等。
转速和摩擦压力的选择范围很宽，它们不同的组合可得到不同的规范，常用的组合有强规范和弱规范。
强规范时，转速较低，摩擦压力较大，摩擦时间短；弱规范时，转速较高，摩擦压力小，摩擦时间长。
2) 摩擦时间。
摩擦时间影响接头的加热温度、温度场和质量。
如果时间短，则界面加热不充分，接头温度和温度场不能满足焊接要求；如果时间长，则消耗能量多，热影响区大，高温区金属易过热，变形大，飞边也大，消耗的材料多。
Φ15 45钢+45钢连续驱动摩擦焊焊接工艺一、目的《特种焊接设备使用与维护》是三年制高职焊接技术及自动化专业的一门专业主干课程。
其任务主要是讲述各种特种焊接方法的过程本质、质量控制、相应焊接设备的构成、工件原理、焊接参数的合理选择及设备使用维护的技术知识。
为了巩固所学常用特种焊接方法与设备的知识，熟悉有关资料，掌握焊接工艺参数的选择和焊接设备的使用维护，安排了为期一周的课程设计。
通过本次焊接工艺设计，锻炼学生们的分析问题与解决问题的能力，提高焊接操作技能。
二、摩擦焊接技术概况摩擦焊接是利用焊件接触的端面相对运动中相互摩擦所产生的热，使端面达到热塑性状态，然后迅速顶锻，完成焊接的一种固相焊接方法。
摩擦焊以其优质、高效、节能、无污染等优势受到制造业的重视，使其在航天、核能、海洋开发等技术领域及电力、机械、石化、汽车制造等产业部门得到了越来越广泛的应用。
摩擦焊的基本原理：摩擦焊焊接过程是在压力的作用下，相对运动的待焊材料之间产生摩擦，使界面及附近温度升高并达到热塑性状态，随着顶锻力的作用，界面氧化膜破碎，材料发生塑性变形与流动，通过界面元素扩散及再结晶冶金反应而形成接头。
焊接过程不加填充金属，不需焊剂，也不用保护气体，全部焊接过程只需几秒钟。
两焊件结合面之间在较高的压力下高速旋转相互摩擦产生了两个重要的效果：一是破坏了结合面的氧化膜或其他污物，使纯净金属暴露出来；另一个是摩擦生热，使结合面很快形成热塑性层。
在随后的摩擦扭矩和轴向压力作用下这些破碎的氧化物和部分塑性层被挤出结合面外形成飞边，剩余的塑性变形金属就构成了焊缝金属，最后的顶锻使焊缝金属获得进一步锻造，形成了质量良好的焊接.三、摩擦焊的优缺点1、焊接质量好而稳定。
由于摩擦焊是一种热压焊接法，摩擦不仅能消除焊接表面的氧化膜, 同时在较大的顶锻压力作用下, 还能挤碎和挤出由于高速摩擦而产生的塑性变形层中氧化了的部分和其它杂质, 并使焊缝金属得到锻造组织。
连续驱动摩擦焊基本原理1．焊接过程连续驱动摩擦焊接时，通常将待焊工件两端分别固定在旋转夹具和移动夹具内，工件被夹紧后，位于滑台上的移动夹具随滑台一起向旋转端移动，移动至一定距离后，旋转端工件开始旋转，工件接触后开始摩擦加热。
此后，则可进行不同的控制，如时间控制或摩擦缩短量（又称摩擦变形量）控制。
当达到设定值时，旋转停止，顶锻开始，通常施加较大的顶锻力并维持一段时间，然后，旋转夹具松开，滑台后退，当滑台退到原位置时，移动夹具松开，取出工件，至此，焊接过程结束。
对于直径为16mm的45号钢，在2000r/min转速、8.6MPa摩擦压力、0.7s摩擦时间和161M Pa的顶锻压力下，整个摩擦焊接过程如图10所示。
从图中可知，摩擦焊接过程的一个周期可分成摩擦加热过程和顶锻焊接过程两部分。
摩擦加热过程又可以分成四个阶段，即初始摩擦、不稳定摩擦、稳定摩擦和停车阶段。
顶锻焊接过程也可以分为纯顶锻和顶锻维持两个阶段。
（1）初始摩擦阶段（t1）此阶段是从两个工件开始接触的a点起，到摩擦加热功率显著增大的b点止。
摩擦开始时，由于工件待焊接表面不平，以及存在氧化膜、铁锈、油脂、灰尘和吸附气体等，使得摩擦系数很大。
随着摩擦压力的逐渐增大，摩擦加热功率也慢慢增加，最后摩擦焊接表面温度将升到200～300℃左右。
在初始摩擦阶段，由于两个待焊工件表面互相作用着较大的摩擦压力和具有很高的相对运动速度，使凸凹不平的表面迅速产生塑性变形和机械挖掘现象。
塑性变形破坏了界面的金属晶粒，形成一个晶粒细小的变形层，变形层附近的母材也沿摩擦方向产生塑性变形。
金属互相压入部分的挖掘，使摩擦界面出现同心圆痕迹，这样又增大了塑性变形。
因摩擦表面不平，接触不连续，以及温度升高等原因，使摩擦表面产生振动，此时空气可能进入摩擦表面，使高温下的金属氧化。
摩擦焊接机的工作原理
摩擦焊接机（Friction Welding Machine）是一种利用摩擦热和机械变形来实现焊接的机械装置。
摩擦焊接机的工作原理可以概括为以下几个步骤：
1. 摩擦热引入：摩擦焊接机通过摩擦的方式将两个或多个工件的焊接接头表面相互接触，并且施加足够的力使之紧密接触。
同时，在接触表面之间施加足够大的正压力。
2. 摩擦加热：摩擦焊接机通过转动工具（通常是柱状）和工件之间施加足够的轴向力，使之产生相对滑动摩擦。
摩擦产生的能量会转化为热能，使接触表面的温度快速升高。
摩擦加热的温度通常可达到工件的材料的塑性变形温度。
3. 接合：随着温度的升高，工件的材料会发生塑性变形，焊接接头表面开始熔化。
随着转速和轴向压力的施加，接触表面之间的材料会形成一层熔融金属，同时受到轴向压力的挤压，使得焊接接头的确立焊点。
4. 降温固化：在摩擦焊接完成后，停止摩擦和施加的压力，使工件冷却。
焊接点在冷却过程中固化和硬化，形成一个完整的焊接接头。
摩擦焊接机的工作原理是利用摩擦热和材料之间的塑性变形来实现焊接。
这种焊接方式不使用外部补充的焊接材料，节省了工艺和成本，同时可以实现高品质和高效率的焊接。
磨擦焊基本原理磨擦焊是一种新型的焊接技术，它是通过摩擦产生的热量将两个工件连接在一起，而不需要使用焊接剂。
它具有许多优点，如无需使用焊接材料，成本低，焊接质量高，焊接速度快等。
下面我们来详细了解一下磨擦焊的基本原理。
一、摩擦热的产生原理在磨擦焊过程中，两个工件之间由于受到来自旋转摩擦的摩擦力，形成了高强度的接触面，两个工件互相摩擦不断摩擦，摩擦力也随之增大，从而储存了大量的摩擦能量。
随着摩擦的加剧，摩擦热也不断增加，最终将工件接头面加热到高温状态。
这时，工件表面原有的氧化铝分解下来，氧逸出，金属表面裸露，金属直接接触，温度又因金属接触面积变小升高，金属表面在高温下变形，由于受到压力作用，工件逐渐发生变形和塑性变形，直至部分熔化，使得局部冷却时会出现较强的降温速度，而引起了固态金属结构的演变。
二、磨擦焊的过程由于磨擦焊是一种通过摩擦加热的焊接方法，因此其整个过程可以分为三个阶段。
（1）压榨阶段在磨擦焊之初，要将工件之间的摩擦力送到一定程度，从而确保工件之间的表面贴合在一起。
这一阶段是整个焊接过程中最重要的一个阶段，也是最为困难的一个阶段。
由于在工件贴合的初始阶段，工件之间受到的压力非常小，需要将摩擦力逐渐增加，最终使其达到足够的大小，这样才能够确保两个工件之间的表面尽可能地贴合。
在这一阶段中，需要调整摩擦力，并同时调整旋转速度，以便随时掌握好焊接质量。
（2）加热阶段经过压榨阶段之后，接下来的一个阶段就是加热阶段了。
也就是说，在工件之间的摩擦力达到一定程度之后，工件开始逐渐升温，并在短时间内达到一定的温度。
在这个温度范围内，工件的材质和物理状态会随之发生相应的变化，最终达到熔化金属和塑性变形的目的。
常用的加热方式有两种，一种是间歇式加热，即定期加热，一种是连续式加热，即一直加热到所需温度。
（3）焊接阶段在加热阶段之后，接下来就是焊接阶段，此阶段的焊点核心热区的温度渐渐达到熔点，但未完全熔化，液态区域也很小。
摩擦焊接的原理摩擦焊接是一种固态焊接方法，它是通过在工件接触面上产生摩擦热来融化材料并形成焊缝的。
其主要原理是利用机械能为能量源，通过将两个工件在一定的压力下在接触面上摩擦移动，使工件表面产生摩擦热并瞬间熔化，然后迅速停止摩擦，使熔池冷却凝固形成焊缝。
摩擦焊接的原理可以分为以下几个方面：1.摩擦加热原理：摩擦热是摩擦焊接的关键能量源，它是通过工件在摩擦面之间的摩擦运动产生的。
当两个工件在一定的压力下以一定的转速相对运动时，工件之间的摩擦产生热量，将工件本身加热至熔点以上。
其中，摩擦热的产生与设备的转速、压力、材料的导热性以及工件的形状等因素密切相关。
2.塑性变形原理：摩擦焊接时，工件表面由于摩擦作用发生塑性变形，使工件表面的金属颗粒发生破碎、变形、塌陷等现象，形成一个金属熔池。
塑性变形是形成焊缝的关键步骤之一，通过塑性变形可以增加摩擦能的转换效率，并提供足够的热量，使金属在高温和高压的条件下部分熔化。
3.热传导和热扩散原理：摩擦焊接过程中，局部熔化的金属熔池会沿着焊接界面进行热传导和热扩散，将热量从局部区域向周围区域传递。
热传导和热扩散使得熔池温度在接触面上均匀分布，使得焊接界面上的金属材料均匀地被热化、塑性变形和冷却凝固，从而形成焊缝。
4.焊缝形成原理：摩擦焊接过程中，摩擦热和塑性变形使得金属表面熔化并产生金属熔池，熔池流动使得焊接界面的杂质和氧化物被排除，形成清洁的焊接界面。
当停止摩擦运动后，金属熔池迅速冷却凝固，焊接界面上的金属重新固化，形成焊缝。
焊缝的形成主要取决于工件的形状、转速、压力、摩擦面积和材料的导热性等因素。
摩擦焊接具有以下优点：1.节约能源：与传统的焊接方法相比，摩擦焊接不需要使用明火或电弧加热，能源消耗较低，能够节约能源。
2.高效快速：摩擦焊接的焊接速度较快，焊接时间较短，生产效率较高。
3.焊接强度高：摩擦焊接产生的焊缝强度高，能够满足多种工程应用的要求。
4.适用范围广：摩擦焊接适用于各种金属材料的焊接，包括铝合金、钛合金、镁合金、铜、钢等。
摩擦焊接新工艺概述摩擦焊接是一种高效、节能且环保的金属焊接方法。
与传统的熔化焊接方法相比，摩擦焊接不需要加热金属至熔化温度，并且不使用任何外部焊接材料，仅通过摩擦热来实现焊接接头的形成。
这使得摩擦焊接在各个领域中得到了广泛应用。
一、摩擦焊接原理摩擦焊接的原理基于摩擦热的产生，其焊接过程可以分为三个阶段：初接触、塑性流动和焊缝形成。
首先，在摩擦区接触面之间施加一个压力，然后通过旋转产生摩擦热，这将导致金属在焊接区域加热并软化。
随着摩擦加热的继续，金属表面开始发生塑性流动，并且形成一个均匀的摩擦接触。
最后，当处于塑性状态时，停止外部摩擦，并继续施加压力以使金属固化，并形成焊缝。
二、摩擦焊接的应用领域1. 汽车制造业摩擦焊接在汽车制造业中得到了广泛应用。
通过摩擦焊接可以实现车身结构连接、发动机零部件焊接以及座椅和顶篷等部件的连接。
与传统焊接方法相比，摩擦焊接能够提供更强的焊接强度和更高的连接效率。
2. 航空航天工业摩擦焊接在航空航天工业中的应用也日益增多。
通过摩擦焊接可以实现航空发动机零部件的连接，如涡轮转子盘、叶片和轴承座等。
这种焊接技术不仅提供了可靠的连接，还减轻了飞机的质量，提高了飞行效率。
3. 能源行业在能源行业，摩擦焊接被广泛应用于核电站和火力发电厂等设备的制造中。
通过摩擦焊接可以实现管道、换热器和容器等部件的连接，极大地提高了工作效率并降低了能源消耗。
三、摩擦焊接的优势1. 焊接速度快与传统焊接方法相比，摩擦焊接具有更高的焊接速度。
由于不需要加热金属至熔化温度，摩擦焊接可以在几秒钟内完成焊接过程。
2. 节能环保摩擦焊接不需要额外加热和外部焊接材料，因此能够减少能源消耗。
此外，由于不存在熔化和固化的过程，摩擦焊接不会产生焊渣、气体或有害的焊接副产品。
3. 强焊接连接摩擦焊接能够提供高强度的焊接连接，具有良好的机械性能和疲劳寿命。
焊接接头的承载能力往往超过母材本身的强度。
四、摩擦焊接的挑战尽管摩擦焊接具有许多优势，但是仍然存在一些挑战需要克服。
Φ1545钢+45钢连续驱动摩擦焊焊接⼯艺（3）特种焊接设备使⽤与维护课程设计⼀、设计题⽬Φ15 45钢+45钢连续驱动摩擦焊焊接⼯艺。
⼆、摩擦焊概述及原理摩擦焊接是利⽤焊件接触的端⾯相对运动中相互摩擦所产⽣的热，使端⾯达到热塑性状态，然后迅速顶锻，完成焊接的⼀种固相焊接⽅法。
摩擦焊以其优质、⾼效、节能、⽆污染等优势受到制造业的重视，使其在航天、核能、海洋开发等技术领域及电⼒、机械、⽯化、汽车制造等产业部门得到了越来越⼴泛的应⽤。
摩擦焊的基本原理：摩擦焊焊接过程是在压⼒的作⽤下，相对运动的待焊材料之间产⽣摩擦，使界⾯及附近温度升⾼并达到热塑性状态，随着顶锻⼒的作⽤，界⾯氧化膜破碎，材料发⽣塑性变形与流动，通过界⾯元素扩散及再结晶冶⾦反应⽽形成接头。
焊接过程不加填充⾦属，不需焊剂，也不⽤保护⽓体，全部焊接过程只需⼏秒钟。
两焊件结合⾯之间在较⾼的压⼒下⾼速旋转相互摩擦产⽣了两个重要的效果：⼀是破坏了结合⾯的氧化膜或其他污物，使纯净⾦属暴露出来；另⼀个是摩擦⽣热，使结合⾯很快形成热塑性层。
在随后的摩擦扭矩和轴向压⼒作⽤下这些破碎的氧化物和部分塑性层被挤出结合⾯外形成飞边，剩余的塑性变形⾦属就构成了焊缝⾦属，最后的顶锻使焊缝⾦属获得进⼀步锻造，形成了质量良好的焊接。
图1三、摩擦焊设备传统摩擦焊设备可分为连续驱动摩擦焊机和惯性摩擦焊机。
连续驱动摩擦焊机通常由六部分组成，即主轴系统、加压系统、机⾝、夹头、控制系统及辅助装置。
1、主轴系统主轴系统由主轴电动机、带传动轮、离合器、制动器、旋转主轴和轴承等组成。
2、液压系统加压系统主要包括加压机构和受⼒机构两部分，加压机构由加压⽅式决定。
3、机⾝机⾝⼀般为卧式，少数为⽴式，⽤来安装主轴、加压机构及导轨等。
机⾝应有⾜够的刚度和强度，以防⽌焊接时产⽣变形和振动。
4、夹头夹头分为旋转和固定两种。
为了使夹持牢靠，不出现打滑旋转、后退、振动等，夹头与⼯件的接触部分硬度要⾼，耐磨性要好。
Φ15 45钢+45钢连续驱动摩擦焊焊接工艺概述连续驱动摩擦焊是在外力作用下，利用焊件接触面之间的相对摩擦运动和塑形流动所产生的热量，使接触面金属件相互扩散、流动和动态再结晶而完成的固态连接方法。
焊接过程不需要填充金属、焊剂或保护气体。
连续驱动摩擦焊方法以优质、高效、节能、无污染的技术特点受到制造业的重视，特别是近几年来开发的搅拌摩擦焊、超塑性摩擦焊等新技术，使其在航空航天、能源、海洋开发等技术领域及石油化工、机械和汽车制造等产业部门得到了广泛应用。
一.母材技术状况试件材料：45钢试件尺寸：Φ15×100mm45号钢,是GB中的叫法,JIS中称为:S45C,ASTM中称为1045,080M46,DIN称为:C45。
物理性能：密度ρ：7.85g/cm³，弹性模量E：210MPa，泊松比μ：0.269。
力学性能: 抗拉强度：不小于600MPa ；屈服强度：不小于355MPa 。
伸长率：17% ；收缩率：40% ；冲击功：39J 。
钢材交货状态硬度：热轧钢：≤229HB 退火钢：≤197HB推荐热处理温度：正火850℃淬火840℃回火600℃二、连续驱动摩擦焊原理1、连续驱动摩擦焊原理如图1所示，是在摩擦压力的作用下被焊界面相互接触，通过相对运动进行摩擦，使机械能转变为热能，利用摩擦热去除界面的氧化物，在顶锻力的作用下形成可靠接头。
该过程所产生的摩擦加热功率为P＝μkρυ式中： P——摩擦加热功率；μ——摩擦系数； k——系数；ρ——摩擦压力； v——摩擦相对运动速度。
图1 连续驱动摩擦焊的工作原理图连续驱动摩擦焊接时，通常将待焊工件两端分别固定在旋转夹具和移动夹具内，工件被夹紧后，位于滑台上的移动夹具随滑台一起向旋转端移动，移动至一定距离后，旋转端工件开始旋转，工件接触后开始摩擦加热。
此后，则可进行不同的控制，如时间控制或摩擦缩短量（又称摩擦变形量）控制。
当达到设定值时，旋转停止，顶锻开始，通常施加较大的顶锻力并维持一段时间，然后，旋转夹具松开，滑台后退，当滑台退到原位置时，移动夹具松开，取出工件，至此，焊接过程结束。
摩擦焊接原理摩擦焊接是一种固态焊接工艺，通过在工件之间施加一定的压力和旋转摩擦来产生热量，从而使金属材料达到熔点并实现焊接。
摩擦焊接原理是基于摩擦热和塑性变形的作用，通过摩擦热使工件局部达到高温，然后施加一定的压力，使金属材料发生塑性变形并形成焊接接头。
摩擦焊接的原理主要包括以下几个方面：1. 摩擦热作用。
在摩擦焊接过程中，工件之间的相对运动产生摩擦热，使工件表面局部温度升高。
当温度达到金属的熔点时，金属开始软化并发生塑性变形，形成焊接接头。
2. 压力作用。
在摩擦焊接过程中，施加一定的压力可以使金属材料更容易发生塑性变形，从而有利于焊接接头的形成。
压力还可以帮助排除焊接接头中的气体和杂质，提高焊接接头的质量。
3. 塑性变形。
摩擦热和压力的作用下，金属材料发生塑性变形，形成焊接接头。
摩擦焊接过程中，金属材料经历了塑性变形、温度升高、再塑性变形等阶段，最终形成均匀、致密的焊接接头。
4. 界面扩散。
摩擦焊接过程中，由于高温和压力的作用，金属材料表面发生了界面扩散，使得两个工件之间的原子间相互扩散，从而实现了焊接接头的形成。
摩擦焊接原理的核心是通过摩擦热和塑性变形来实现金属材料的焊接，它具有焊接速度快、焊接接头质量高、无需填充材料等优点，适用于各种金属材料的连接。
同时，摩擦焊接还可以避免传统焊接过程中产生的气孔、裂纹等缺陷，提高了焊接接头的质量和可靠性。
总的来说，摩擦焊接原理是一种高效、环保、可靠的焊接工艺，具有广阔的应用前景。
随着材料科学和焊接技术的不断发展，摩擦焊接将在航空航天、汽车制造、轨道交通等领域得到越来越广泛的应用，为工业制造提供了新的解决方案。
连续驱动摩擦焊基本原理1．焊接过程连续驱动摩擦焊接时，通常将待焊工件两端分别固定在旋转夹具和移动夹具内，工件被夹紧后，位于滑台上的移动夹具随滑台一起向旋转端移动，移动至一定距离后，旋转端工件开始旋转，工件接触后开始摩擦加热。
此后，则可进行不同的控制，如时间控制或摩擦缩短量（又称摩擦变形量）控制。
当达到设定值时，旋转停止，顶锻开始，通常施加较大的顶锻力并维持一段时间，然后，旋转夹具松开，滑台后退，当滑台退到原位置时，移动夹具松开，取出工件，至此，焊接过程结束。
对于直径为16mm的45号钢，在2000r/min转速、8.6MPa摩擦压力、0.7s摩擦时间和161MPa的顶锻压力下，整个摩擦焊接过程如图10所示。
从图中可知，摩擦焊接过程的一个周期可分成摩擦加热过程和顶锻焊接过程两部分。
摩擦加热过程又可以分成四个阶段，即初始摩擦、不稳定摩擦、稳定摩擦和停车阶段。
顶锻焊接过程也可以分为纯顶锻和顶锻维持两个阶段。
（1）初始摩擦阶段（t1）此阶段是从两个工件开始接触的a点起，到摩擦加热功率显着增大的b 点止。
摩擦开始时，由于工件待焊接表面不平，以及存在氧化膜、铁锈、油脂、灰尘和吸附气体等，使得摩擦系数很大。
随着摩擦压力的逐渐增大，摩擦加热功率也慢慢增加，最后摩擦焊接表面温度将升到200～300℃左右。
在初始摩擦阶段，由于两个待焊工件表面互相作用着较大的摩擦压力和具有很高的相对运动速度，使凸凹不平的表面迅速产生塑性变形和机械挖掘现象。
塑性变形破坏了界面的金属晶粒，形成一个晶粒细小的变形层，变形层附近的母材也沿摩擦方向产生塑性变形。
金属互相压入部分的挖掘，使摩擦界面出现同心圆痕迹，这样又增大了塑性变形。
因摩擦表面不平，接触不连续，以及温度升高等原因，使摩擦表面产生振动，此时空气可能进入摩擦表面，使高温下的金属氧化。
但由于t1时间很知，摩擦表面的塑性变形和机械挖掘又可以破坏氧化膜，因此，对接头的影响不大。
当焊件断面为实心圆时，其中心的相对旋转速度为零，外缘速度最大，此时焊接表面金属处于弹性接触状态，温度沿径向分布不均匀，摩擦压力在焊接表面上呈双曲线分布，中心压力最大，外缘最小。
在压力和速度的综合影响下，摩擦表面的加热往往从距圆心半径2/3左右的地方首先开始。
（2）不稳定摩擦阶段（t2）不稳定摩擦阶段是摩擦加热过程的一个主要阶段，该阶段从摩擦加热功率显着增大的b点起，越过功率峰值c点，到功率稳定值的d点为止。
由于摩擦压力较初始摩擦阶段增大，相对摩擦破坏了焊接金属表面，使纯净的金属直接接触。
随着摩擦焊接表面的温度升高，金属的强度有所降低，而塑性和韧性却有很大的提高，增大了摩擦焊接表面的实际接触面积。
这些因素都使材料的摩擦系数增大，摩擦加热功率迅速提高。
当摩擦焊接表面的温度继续增高时，金属的塑性增高，而强度和韧性都显着下降，摩擦加热功率也迅速降低到稳定值d点。
因此，摩擦焊接的加热功率和摩擦扭矩都在c点呈现出最大值。
在45号钢的不稳定摩擦阶段，待焊表面的温度由200～300℃升高到1200～1300℃，而功率峰值出现在600～700℃左右。
这时摩擦表面的机械挖掘现象减少，振动降低，表面逐渐平整，开始产生金属的粘结现象。
高温塑性状态的局部金属表面互相焊合后，又被工件旋转的扭力矩剪断，并彼此过渡。
随着摩擦过程的进行，接触良好的塑性金属封闭了整个摩擦面，并使之与空气隔开。
（3）稳定摩擦阶段（t3）稳定摩擦阶段是摩擦加热过程的主要阶段，其范围从摩擦加热功率稳定值的d点起，到接头形成最佳温度分布的e点为止，这里的e点也是焊机主轴开始停车的时间点（可称为e′点），也是顶锻压力开始上升的点（图10的?点）以及顶锻变形量的开始点。
在稳定摩擦阶段中，工件摩擦表面的温度继续升高，并达到1300℃左右。
这时金属的粘结现象减少，分子作用现象增强。
稳定摩擦阶段的金属强度极低，塑性很大，摩擦系数很小，摩擦加热功率也基本上稳定在一个很低的数值。
此外，其它连接参数的变化也趋于稳定，只有摩擦变形量不断增大，变形层金属在摩擦扭矩的轴向压力作用下，从摩擦表面挤出形成飞边，同时，界面附近的高温金属不断补充，始终处于动平衡状态，只是接头的飞边不断增大，接头的热影响区变宽。
（4）停车阶段（t4）停车阶段是摩擦加热过程至顶锻焊接过程的过渡阶段，是从主轴和工件一起开始停车减速的e′点起，到主轴停止转动的g点止。
从图10可知，实际的摩擦加热时间从a点开始，到g点结束，即t?＝t1+t2+t3+t4。
尽管顶锻压力从?点施加，但由于工件并未完全停止旋转，所以g′点以前的压力，实质上还是属于摩擦压力。
顶锻开始后，随着轴向压力的增大，转速降低，摩擦扭矩增大，并再次出现峰值，此值称为后峰值扭矩。
同时，在顶锻力的作用下，接头中的高温金属被大量挤出，工件的变形量也增大。
因此，停车阶段是摩擦焊接的重要过程，直接影响接头的焊接质量，要严格控制。
（5）纯顶锻阶段（t5）从主轴停止旋转的g(或g′)点起，到顶锻压力上升至最大位的h点止。
在这个阶段中，应施加足够大的顶锻压力，精确控制顶锻变形量和顶锻速度，以保证获得优异的焊接质量。
（6）顶锻维持阶段（t6）该阶段从顶锻压力的最高点h开始，到接头温度冷却到低于规定值为止。
在实际焊接控制和自动摩擦焊机的程序设计时，应精密控制该阶段的时间tu（tu＝t3+t4）。
在顶锻维持阶段，顶锻时间、顶锻压力和顶锻速度应相互配合，以获得合适的摩擦变形量△I?和顶锻变形量△Iu。
在实际计算时，摩擦变形速度一般采用平均摩擦变形速度（△I?/t?），顶锻变形速度也采用其平均值〔△Iu/（t4+t5）〕。
总之，在整个摩擦焊接过程中，待焊的金属表面经历了从低温到高温摩擦加热，连续发生了塑性变形、机械挖掘、粘接和分子连接的过程变化，形成了一个存在于全过程的高速摩擦塑性变形层，摩擦焊接时的产热、变形和扩散现象都集中在变形层中。
在停车阶段和顶锻焊接过程中，摩擦表面的变形层和高温区金属被部分挤碎排出，焊缝金属经受锻造，形成了质量良好的焊接接头。
2．摩擦焊接产热摩擦焊接过程中，两工件摩擦表面的金属质点，在摩擦压力和摩擦扭矩的作用下，沿工件径向与切向力的合成方向作相对高速摩擦运动，在界面形成了塑性变形层。
该变形层是把摩擦的机械功转变成热能的发热层，它的温度高、能量集中，具有很高的加热效率。
（1）摩擦加热功率摩擦加热功率的大小及其随摩擦时间的变化，决定了焊接温度及其温度场的分布，直接影响接头的加热过程、焊接生产率和焊接质量，同时也关系到摩擦焊机的设计与制造。
摩擦加热功率就是焊接热源的功率，它的计算与分布如下：对圆形的焊接工件，假设沿摩擦表面半径方向的摩擦压力p?和摩擦系数μ为常数。
为了求出功率分布，在摩擦表面上取一半径为r的圆环，该环的宽度为dr（图11），其面积为dA，则dA＝2πrdr，则作用在圆环上的摩擦力为dF＝p?μdA＝2πp?μrdr（4）以O点为圆心的摩擦扭矩为dM＝rdF＝2πp?μr2dr（5）圆环上的摩擦加热功率为dP≈1.02dM×10-3n（6）摩擦加热功率沿接合面半径R方向上的分布dP/dr如图11所示。
加热功率在圆心处为零，在外边缘最大。
将式（5）、式（6）积分，可以得到摩擦焊接表面上总的摩擦扭矩和加热功率为M＝2πpμR3/3（7）?P＝2×10-3πp?nμR3/3（8）式中M——摩擦扭矩；P——摩擦加热功率；p?——摩擦压力；n——工件转速；μ——摩擦系数；r——圆环半径；R——待焊工件半径。
实际上p?（r）不是常数，在初始摩擦阶段和不稳定摩擦阶段的前期，摩擦表面还没有全面产生塑性变形，主要是弹性接触，摩擦压力在中心高，外圆低。
因此沿摩擦焊接表面半径R的摩擦加热功率最大值不在外圆，而在距圆心2/3R左右的地方，这一点不仅符合计算结果，也被试验所证实。
在稳定摩擦阶段，摩擦表面全部产生塑性变形，成为塑性接触时，p?（r）才可以认为等于常数。
此外，μ（r）在初始摩擦阶段和不稳定摩擦阶段也不是常数，由高温金属组成的高速塑性变形层热源，在距圆心1/2～1/3半径处形成环状加热带，随着摩擦加热的进行，环状加热带向圆心和外圆迅速展开，当进入稳定摩擦阶段时，摩擦表面的温度才趋于平衡，此时可以认为μ（r）是常数。
摩擦表面上总的加热热量为式中Q——接合面总的摩擦加热热量；t——摩擦时间；to——摩擦加热开始时间（设to＝0）；tn——实际摩擦加热时间；k——常数。
（2）摩擦焊接表面温度摩擦焊接表面的温度会直接影响接头的加热温度、温度分布、摩擦系数、接头金属的变形与扩散。
其加热面的温度由摩擦加热功率和散热条件所决定。
在焊接圆断面工件时，摩擦焊接热源被认为是一个线性传播的连续均布的面状热源。
如果不考虑向周围空间的散热，根据雷卡林的焊接热过程计算公式，同种金属摩擦焊接表面的温度为式中T(O,t)——摩擦焊接表面温度（O表面热源中心，t是摩擦加热时间）；q2——单位面积上的加热热量；λ——焊件热导率；c——焊件热容。
在式（10）中，如果选定焊接所需要的温度为Tw，热源温度升高到Tw所需要的摩擦加热时间为t?′，则该式可以写成t?′q22＝cπλT2w＝常数（11）从式（11）可以看出，当Tw和t?′确定以后，能够计算出q2的数值，并可以根据q2的要求选择焊接参数。
式（10）和式（11）适合于计算以稳定摩擦阶段为主的摩擦加热过程。
实际上，不论何种材料的摩擦焊接，摩擦表面的最高温度是有限制的，不能超过焊件材料的熔点，此外，在采用式（10）和式（11）进行运算时，还应该考虑到摩擦焊接表面温度与加热功率之间的内在联系、相互制约及摩擦加热功率随摩擦时间变化的特殊规律。
