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摩擦焊1摩擦焊接概述：摩擦焊接是在轴向压力与扭矩作用下，利用焊接接触端面之间的相对运动及塑性流动所产生的摩擦热及塑性变形热使接触面及其近区达到粘塑性状态并产生适当的宏观塑性变形，然后迅速顶锻而完成焊接的一种压焊方法。
摩擦焊的分类2摩擦焊原理简介：摩擦焊是利用金属焊接表面摩擦生热的一种热压焊接法。
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。
摩擦焊接是一种优质、高效、节能的固态连接技术，被广泛应用于航空、航天、石油、汽车等领域中。
在摩擦焊接过程中，主轴转速、焊接压力、焊接时间以及焊接变形量是影响焊接质量的重要工艺参数。
对这些参数实现精确的检测和控制，是获得优质焊接接头的保障。
因此，研制一套控制精度高、响应速度快、具有丰富的数据处理能力且易于升一级和扩充的开放式控制系统具有重要意义。
摩擦焊流程示意图摩擦焊具有下列优点：（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。
（2）摩擦焊不仅能焊接黑色金属、有色金属、同种异种金属, 而且还能焊接非金属材料, 如塑料、陶瓷等。
（3）对具有紧凑的回转断面的工件的焊接,都可用摩擦焊代替闪光焊、电阻焊及电弧焊。
并可简化和减少锻件和铸件, 充分利用轧制的棒材和管材。
（4）焊件尺寸精度高。
采用摩擦焊工艺生产的柴油发动机预燃烧室, 全长最大误差为士0.1毫米。
文件编号：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿版号：＿＿＿＿＿＿＿＿生效日期：＿＿＿＿＿＿＿＿编制人：＿＿＿＿＿＿＿＿日期：＿＿＿＿＿＿＿＿＿审核人：＿＿＿＿＿＿＿＿日期：＿＿＿＿＿＿＿＿＿批准人：＿＿＿＿＿＿＿＿日期：＿＿＿＿＿＿＿＿＿受控印章：＿＿＿＿＿＿＿分发号：＿＿＿＿＿＿＿＿目录（一）、九种摩擦焊接类型原理及特点： (3)1、惯性摩擦焊接： (3)2、直接驱动摩擦焊接： (3)3、线性摩擦焊接： (3)4、搅拌摩擦焊： (4)5、轨道摩擦焊接： (4)6、连续驱动摩擦焊： (4)7、相位摩擦焊： (5)8、径向摩擦焊： (5)9、搅拌摩擦焊： (6)（二）、摩擦焊的特点： (6)（三）、摩擦焊接头形式： (8)（四）、适用范围： (8)（五）、摩擦焊焊接过程分析： (8)（一）、九种摩擦焊接类型原理及特点：1、惯性摩擦焊接：⑴、惯性摩擦焊接具有固定在卡盘和主轴上的不同尺寸的飞轮。
⑵、电机连接到主轴以旋转零件。
⑶、在焊接循环开始时，电机连接到主轴，并将零件旋转到所需的转速。
⑷、一旦达到所需的速度，就将电机从主轴上断开。
⑸、根据零件，主轴，卡盘和飞轮的重量，自由旋转部件会产生旋转惯性。
⑹、将进行如上所述的摩擦焊接过程，利用旋转惯性将零件放在一起时产生摩擦热。
2、直接驱动摩擦焊接：⑴、在此过程中，主轴驱动电机永久固定在主轴上。
⑵、当两个部件放在一起时，电动机继续驱动旋转部件，从而产生摩擦热。
⑶、根据定义的程序，随着焊接过程的进行，主轴会持续减速，从而将主轴停在预定位置。
⑷、当希望在焊接部件之间有特定的方向时，这种类型的摩擦焊接是有益的。
3、线性摩擦焊接：⑴、这个过程类似于惯性摩擦焊接。
但是，移动的卡盘不会旋转。
相反，它以横向运动振荡。
⑵、在整个过程中，两个工件均保持在压力下。
⑶、与惯性焊接相比，该过程要求工件具有高剪切强度并涉及更复杂的机械。
⑷、这种方法的一个好处是它可以连接任何形状的零件（而不仅仅是圆形界面）。
摩擦焊的类型摩擦焊是一种常用的金属焊接技术，通过摩擦产生的热量将工件表面加热至熔点以上，再施加压力使工件接合，从而实现焊接目的。
摩擦焊技术具有焊缝无缺陷、高效节能、环境友好等优点，因此在航空航天、汽车制造、船舶建造等领域得到广泛应用。
本文将介绍几种常见的摩擦焊类型。
1. 惯性摩擦焊惯性摩擦焊是最常见的摩擦焊类型之一。
它通过惯性力产生的摩擦热来加热工件，并利用施加的压力使工件接合。
在摩擦焊过程中，工件通过与旋转摩擦工具接触而加热，当接触面温度达到熔点时，施加的压力使工件接合。
惯性摩擦焊适用于焊接较大尺寸或较厚的工件，例如船体、飞机翼等。
2. 线性摩擦焊线性摩擦焊是一种特殊的摩擦焊类型，它利用线性运动产生的摩擦热来加热工件，并通过施加的压力使工件接合。
与惯性摩擦焊不同的是，线性摩擦焊采用线性运动的摩擦工具，如线性摩擦焊机。
线性摩擦焊适用于焊接较长的工件，例如管道、轨道等。
3. 摩擦搅拌焊摩擦搅拌焊是一种特殊的摩擦焊类型，它通过旋转摩擦工具产生的摩擦热来加热工件，并利用搅拌作用将工件接合。
在摩擦搅拌焊过程中，摩擦工具在施加一定压力的同时进行旋转和搅拌，使工件表面熔化并混合在一起，形成焊缝。
摩擦搅拌焊适用于焊接高强度材料，如铝合金、镁合金等。
4. 摩擦点焊摩擦点焊是一种特殊的摩擦焊类型，它通过摩擦热局部加热工件，并通过施加的压力使工件接合。
在摩擦点焊过程中，摩擦工具以较高的转速在工件表面产生摩擦热，当局部温度达到熔点时，施加的压力使工件接合。
摩擦点焊适用于焊接较小尺寸或较薄的工件，例如电池片、电子元件等。
总结：摩擦焊是一种重要的金属焊接技术，具有很多类型，如惯性摩擦焊、线性摩擦焊、摩擦搅拌焊和摩擦点焊等。
每种类型都有其适用的焊接工件和特点。
摩擦焊具有焊缝无缺陷、高效节能、环境友好等优点，因此在各个领域得到广泛应用。
随着科技的发展，摩擦焊技术将进一步完善和应用，为工业制造提供更多可能性。
摩擦焊的类型
摩擦焊是一种固态焊接方法，常见的摩擦焊类型包括：
1. 摩擦搅拌焊（Friction Stir Welding，FSW）：通过一个旋转的焊接工具，将塑性变形施加在工件接触区域，使两个工件材料发生塑性流动并连接在一起。
2. 摩擦搅拌摩擦焊（Friction Stir Friction Welding，FSFW）：类似于摩擦搅拌焊，但在焊接过程中，施加一个额外的力，以增加摩擦热。
3. 摩擦摩擦焊（Friction Friction Welding，FFW）：摩擦热产生于两个固体材料之间的直接接触，并通过柔软的套筒施加焊接压力，将两个工件连接在一起。
4. 线性摩擦焊（Linear Friction Welding，LFW）：通过线性往复运动的摩擦焊接工具，将工件的材料加热并施加挤压力，实现焊接。
5. 摩擦摩擦搅拌焊（Friction Stir Friction Stir Welding，FSFSW）：结合了摩擦搅拌焊和摩擦摩擦焊的特点，通过旋转和线性运动的复合工具，实现焊接。
这些摩擦焊的类型形式不同，但本质上都是利用摩擦热和机械力来实现材料的固态连接。
这些焊接方法在汽车、航空航天、船舶等行业中得到广泛应用。
摩擦焊的类型摩擦焊是一种常见的金属焊接方法，利用摩擦热来实现金属的连接。
根据焊接过程中的不同情况，摩擦焊可以分为多种类型，包括摩擦搅拌焊、摩擦搅拌摩擦焊、摩擦摩擦焊和摩擦摩擦搅拌焊等。
本文将依次介绍这些类型的摩擦焊方法。
1. 摩擦搅拌焊摩擦搅拌焊是一种通过摩擦热和机械搅拌来实现金属焊接的方法。
在摩擦搅拌焊过程中，焊接材料被加热至可塑状态，然后通过机械搅拌使焊接面处于良好的接触状态，从而实现焊接。
这种焊接方法适用于焊接材料的塑性较好的情况，可以实现高强度的焊接接头。
2. 摩擦搅拌摩擦焊摩擦搅拌摩擦焊是在摩擦搅拌焊的基础上进一步改进的焊接方法。
在摩擦搅拌摩擦焊过程中，除了利用摩擦热和机械搅拌来实现焊接外，还引入了摩擦热对焊接面进行加热，从而提高焊接接头的质量。
这种焊接方法适用于焊接材料的热导率较低的情况，可以实现高质量的焊接接头。
3. 摩擦摩擦焊摩擦摩擦焊是一种通过摩擦热和摩擦力来实现金属焊接的方法。
在摩擦摩擦焊过程中，焊接材料被加热至可塑状态，然后通过摩擦力使焊接面处于良好的接触状态，从而实现焊接。
这种焊接方法适用于焊接材料的塑性较好的情况，可以实现高效率的焊接。
4. 摩擦摩擦搅拌焊摩擦摩擦搅拌焊是在摩擦摩擦焊的基础上进一步改进的焊接方法。
在摩擦摩擦搅拌焊过程中，除了利用摩擦热和摩擦力来实现焊接外，还引入了机械搅拌来提高焊接接头的质量。
这种焊接方法适用于焊接材料的热导率较低的情况，可以实现高质量的焊接接头。
摩擦焊的不同类型在实际应用中具有各自的特点和优势。
摩擦搅拌焊适用于焊接材料的塑性较好的情况，可以实现高强度的焊接接头；摩擦搅拌摩擦焊适用于焊接材料的热导率较低的情况，可以实现高质量的焊接接头；摩擦摩擦焊适用于焊接材料的塑性较好的情况，可以实现高效率的焊接；摩擦摩擦搅拌焊适用于焊接材料的热导率较低的情况，可以实现高质量的焊接接头。
摩擦焊的不同类型都是通过利用摩擦热和力学作用来实现金属焊接的方法。
这些方法在焊接过程中具有各自的特点和优势，可以根据具体的焊接需求选择合适的类型。
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。
一、摩擦焊原理及分类1．1 摩擦焊的分类摩擦焊的方法很多，一般根据焊件的相对运动和工艺特点进行分类，主要方法如图1所示。
在实际生产中，连续驱动摩擦焊、相位控制摩擦焊、惯性摩擦焊和搅拌摩擦焊应用的比较普遍。
通常所说的摩擦焊主要是指连续驱动摩擦焊、相位控制摩擦焊、惯性摩擦焊和轨道摩擦焊，统称为传统摩擦焊，它们的共同特点是靠两个待焊件之间的相对摩擦运动产生热能。
而搅拌摩擦焊、嵌入摩擦焊、第三体摩擦焊和摩擦堆焊，是靠搅拌头与待焊件之间的相对摩擦运动产生热量而实现焊接。
1．2 摩擦焊原理1．连续驱动摩擦焊连续驱动摩擦焊原理如图2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（1）式中 P——摩擦加热功率；μ——摩擦系数；k——系数；ρ——摩擦压力；——摩擦相对运动速度。
2．惯性摩擦焊图3是惯性摩擦焊接示意图，工件的旋转端被夹持在飞轮里，焊接过程开始时首先将飞轮和工件的旋转端加速到一定的转速，然后飞轮与主电机脱开，同时，工件的移动端向前移动，工件接触后开始摩擦加热。
在摩擦焊加热过程中，飞轮受摩擦扭矩的制动作用，转速逐渐降低，当转速为零时，焊接过程结束。
惯性摩擦焊的飞轮储存的能量A与飞轮转动惯量J和飞轮角速度ω的关系为Jω2A＝──（2）2GR2J＝──（3）2g对实心飞轮式中 G——飞轮重力；R——飞轮半径；g——重力加速度。
惯性摩擦焊的主要特点是恒压、变速，它将连续驱动摩擦焊的加热和顶锻结合在一起。
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。
九种摩擦焊原理优缺点应用范围与焊接过程分析摩擦焊是一种通过激活两个接触面之间的摩擦热量来进行焊接的方法。
在摩擦焊过程中，通过旋转和施加压力，将两个接触面摩擦加热至熔化或软化状态，然后迅速施加压力，实现焊接的连接。
1.滚压摩擦焊原理：两个工件在高温高压下相互滚动和压缩，使达到熔融点，然后停止滚压，则工件迅速冷却，并形成焊缝。
优点：焊接速度快、无需填充材料、焊接强度高。
缺点：对工件材料要求高、只适用于多孔体焊接。
应用范围：广泛应用于金属工业，如摩托车、汽车等行业。
2.摩擦搅拌焊原理：通过锥形工具在摩擦状态下插入两个工件内部，同时旋转，搅拌并混合两个工件的材料，然后冷却形成焊缝。
优点：无需填充材料、焊接速度快、焊缝质量好。
缺点：只适用于焊接薄板材料。
应用范围：适用于铝材料焊接。
3.摩擦摩擦焊原理：通过两个工件表面的摩擦，产生高温，使工件表面的金属熔化，停止摩擦后迅速冷却形成焊缝。
优点：焊接速度快、能焊接非常硬的材料。
缺点：只适用于焊接圆材。
应用范围：适用于焊接管材。
4.摩擦摩擦焊原理：通过两个工件表面摩擦产生的热量，使工件表面的金属熔化，然后迅速施加力，使金属冷却形成焊缝。
优点：焊接速度快、焊缝强度高、焊接过程不易受到外界环境影响。
缺点：只适用于焊接圆材。
应用范围：适用于装配、制造等行业。
5.摩擦摩擦焊原理：通过锥形工具在工件表面进行摩擦，产生高温，迅速施加力使金属冷却形成焊缝。
优点：焊接速度快、焊缝质量好。
缺点：对工件表面质量要求高。
应用范围：广泛应用于航空、航天、船舶等行业。
6.摩擦熔焊原理：通过锥形工具在工件表面进行摩擦，产生高温，然后迅速施加力使金属熔化冷却形成焊缝。
优点：焊接速度快、焊缝质量好、适用于焊接不同材料的工件。
缺点：对工件要求高。
应用范围：适用于更加复杂的工件或材料。
7.轴向摩擦焊原理：通过摩擦热和压力引起的瞬时局部熔化，使工件获得焊接。
优点：焊接速度快、焊接过程中无渣、焊缝质量好。
摩擦焊原理简介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。
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著增大的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，而强度和韧性都显著下降，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ƒ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tƒ＝t1+t2+t3+t4。
尽管顶锻压力从ƒ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△Iƒ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（△Iƒ/tƒ），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pƒ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＝pƒμdA＝2πpƒμrdr （4）以O点为圆心的摩擦扭矩为dM＝rdF＝2πpƒμr2dr （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＝2πpƒμR3/3（7）P＝2×10-3πpƒnμR3/3（8）式中M——摩擦扭矩；P——摩擦加热功率；pƒ——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pƒ（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，pƒ（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tƒ′，则该式可以写成tƒ′q22＝cπλT2w＝常数（11）从式（11）可以看出，当Tw和tƒ′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。
