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第1篇一、引言摩擦焊接是一种利用摩擦热加热金属并施加压力以实现焊接连接的工艺。
它具有操作简单、焊接质量稳定、焊接速度快、成本低等优点，广泛应用于汽车、航空、航天、造船、铁路等行业。
本文将对摩擦焊接工艺的原理、设备、工艺参数及焊接质量等方面进行详细介绍。
二、摩擦焊接原理摩擦焊接的原理是利用摩擦产生的热量将金属表面加热至塑性状态，然后在一定压力下使两金属表面相互接触并发生塑性变形，从而实现焊接连接。
摩擦焊接过程中，金属表面的接触面积逐渐增大，摩擦产生的热量也不断增加，直至焊接接头形成。
1. 摩擦生热摩擦焊接过程中，通过摩擦产生的热量使金属表面温度升高，热量传递至金属内部，使金属达到塑性状态。
摩擦热的大小与摩擦系数、摩擦速度、摩擦时间等因素有关。
2. 塑性变形摩擦焊接过程中，摩擦产生的热量使金属表面达到塑性状态，金属表面发生塑性变形。
在压力作用下，金属表面相互接触，形成一定的接触面积，为焊接接头提供结合力。
3. 焊接接头形成随着摩擦焊接过程的进行，金属表面接触面积逐渐增大，塑性变形程度加深，焊接接头逐渐形成。
焊接接头质量取决于摩擦焊接过程中的工艺参数和金属材料的性能。
三、摩擦焊接设备摩擦焊接设备主要包括摩擦焊接机、夹具、焊接电源等。
1. 摩擦焊接机摩擦焊接机是摩擦焊接过程中的核心设备，其主要功能是产生摩擦力、实现摩擦焊接过程。
摩擦焊接机可分为机械式、液压式、电磁式等类型。
2. 夹具夹具用于固定焊接件，保证焊接过程中的定位精度。
夹具的设计应满足以下要求：具有较高的定位精度、良好的耐磨性、易于操作和调整。
3. 焊接电源焊接电源为摩擦焊接提供能量，常见的焊接电源有直流电源、交流电源等。
焊接电源的电压、电流等参数应根据焊接工艺和金属材料选择。
四、摩擦焊接工艺参数摩擦焊接工艺参数主要包括摩擦时间、摩擦压力、焊接速度、预热温度等。
1. 摩擦时间摩擦时间是指摩擦焊接过程中摩擦头与工件接触的时间。
摩擦时间过长，会导致焊接接头质量下降；摩擦时间过短，则无法产生足够的摩擦热。
摩擦焊的工艺过程
摩擦焊是一种无焊接材料的热机械连接方法，利用工件在高速摩擦过程中的塑性变形和表面摩擦产生的热量来达到连接的目的。
其工艺过程如下：
1. 准备工件：准备待连接的工件，确保其表面光洁。
2. 安装夹具：将工件固定在专用夹具上，以保证焊接过程中的稳定性和准确性。
3. 运动开始：启动摩擦焊设备，使工件开始在轴向施力下产生旋转和线性运动。
4. 摩擦阶段：当工件开始旋转和线性运动时，由于摩擦力的存在，工件的表面开始产生高温，并呈塑性变形状态。
5. 塑性变形：在高温和压力的共同作用下，工件表面的金属开始流动，使工件表面产生较高的塑性变形。
6. 温度控制：在摩擦阶段，通过调节摩擦焊设备的参数，如速度、压力等，控制工件表面的温度，以达到合适的焊接温度区间。
7. 温度补偿：由于焊接过程中会产生较高的温度，需要在摩擦焊设备中进行温度补偿，以确保焊接过程的稳定性和可控性。
8. 冷却阶段：焊接完成后，将工件冷却至室温，使焊接处形成
稳定的连接。
9. 结果检验：对焊接处进行质量检验，确保连接的牢固性和可靠性。
10. 后续处理：根据需要，对焊接处进行后续处理，如去毛刺、研磨、抛光等，以提高连接的外观和表面光洁度。
以上就是摩擦焊的工艺过程，具体操作中应根据具体工件的要求和材料特性进行调整。
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）。
双金属气门连续驱动摩擦焊焊接工艺分析李金民周东:双金属气门连续驱动摩擦焊焊接工艺分析25双金属气门连续驱动摩擦焊焊接工艺分析Weldingprocessanalysisofbimetalvalvefrictionwielding李金民周东(石家庄金刚内燃机零部件集团有限公司)【摘要)对于双金属摩擦焊接气门,通过采取合理的摩擦焊接的工艺流程和合理摩擦焊接参数,使产品的质量最优,生产成本降到最低.(关键词】摩擦焊工艺流程热量计算焊接质量1前言随着内燃机的不断进步,双金属摩擦焊接气门的不断普及,摩擦焊接的质量的要求也越来越高,选择合理的摩擦焊接的工艺流程和合理摩擦焊接参数就显得特别重要.合理的摩擦焊接的工艺流程可以减少原材料的消耗,减少热处理的成本;合理摩擦焊接参数可以提高焊接处的强度,甚至可以大于基体的强度,从而提高气门的可靠性.本文分析了焊接前热处理和焊接后热处理的工艺的利弊,连续驱动摩擦焊的产热原理和热量的计算.2双金属摩擦焊气门的工艺流程1,方案A—————_-J崭目棒料摩擦焊接热年t边一一一3,方案C瓣卜_.J察擦接—热车飞边—一消除应处理L—校直3双金属摩擦焊气门的工艺方案分析上三方案,对于热处理来说,实质上是两种方案,工艺方案A是先焊接后热处理,而工艺方案B 和C是头,杆分别进行热处理后再焊接.现以4Cr5)Si2与5Cr21Mn9Ni4N焊接气门进行分析.1先焊接后热处理工艺方案此工艺方案的优点是节约能源,简化热处理工序.其难点在于恰当选择同时能保证不同材料使用性能的热处理工艺参数.因为5Cr21Mn9Ni4N固溶和时效温度比4Cr9Si2调质工艺中的淬火,回火温度高得多.所以,不能简单的选用5Cr21Mn9Ni4N或4Cr9Si2的热处理工艺参数.只能根据气门的使用要求,图纸的技术条件,同时兼顾头杆的性能来确定热处理工艺参数.实际上除了参照一些成熟的经验外,还应反复进行工艺性能试验, 来选择合适的工艺参数.1,焊接后消除应力处理工艺焊接后的焊缝存在很大的应力,焊缝附近的4Cr9Si2段是淬火马氏体组织,硬而脆,不利于以后的校直工序.所以必须在焊接后及时采取消除应力的热处理.这种热处理工艺参数的选择要考虑两个方面:一是消除焊接应力;二是使4Cr9Si2段焊缝及其影响区的淬火马氏体转变回火索氏体,降低该区域的硬度,便于校直.一般采用的消除应力处理的工艺为700℃保温90min空冷.2,最终热处理(1)淬火(固溶)温度的选择对于钢厂供应的5Cr21Mn9Ni4N钢是不完全固溶状态,所以淬火温度主要考虑4Cr9Si2的淬火温度.温度过高将使4Cr9Si2的晶粒度粗大,室温性能下降,且不利于以后的杆端高频淬火.因而把加热温度定为1050℃.由于两种材料的传热系数不同,为使淬火时加热均匀,一般在装入淬火炉前, 26内燃机配件2009年第3期先在82013进行预热.(2)回火(时效)温度的选择按5Cr21Mn9Ni4N时效温度,应在75013最佳,但对于4Cr9Si2段,如果采用75013回火,其机械性能将下降很多.为不使4Cr9Si2的性能下降,采用65013回火.圆火后的冷却,为防止4Cr9Si2的第二回火脆性,采用水冷.(3)对于先焊接后热处理的较合适的工艺是:820E预热15分钟+105013保温l0分钟油淬+ 65013保温90分钟水冷.2先热处理后焊接的工艺方案对于5Cr21Mn9NN和4Cr9Si2各自进行最佳的热处理,然后进行焊接,焊接后进行消除应力处理. l,5Cr21Mn9Ni4N固溶一时效处理:试验得到适宜工艺参数115013～119013固溶加热保温0.5～1小时,水冷至室温,74013～78013时效10～14小时,时效后空冷.2,4Cr9Si2调质处理:82013预热14min+1050℃保温10min油冷+650℃保温90rain水冷. 3,焊接后消除应力处理:先热处理后焊接,在焊缝区0.5mm左右范围内有明显的热影响区.此区对5Cr21Mn9Ni4N没有什么影响,只是晶粒度发生变形,而对于4Cr9Si2影响较大.由于摩擦焊接已达4Cr9Si2的淬火温度,随后空冷时转变为马氏体组织,硬度达到HRC56—59.因此焊接后必须进行消除应力处理.同时使热影响区的4Cr9Si2部分的淬火马氏体组织转变为回火索氏体.消除应力处理工艺参数650℃保温90min水冷.通过上述工艺方案分析可看出,为了达到同时发挥两种材料的最佳性能值,各自先进行热处理再焊接的工艺方案比较合理,但有的钢厂的5Cr21Mn9Ni4N已经不完全固溶处理,性能已达到图纸技术要求,那么先焊接后热处理的工艺方案也是可行的.4双金属摩擦焊气门的连续驱动摩擦焊工艺1,连续驱动摩擦焊原理焊前,待焊接的一对工件中,一件夹持于旋转夹具,称为旋转工件,另一件夹持于移动夹具,称为移动工件.焊接时,旋转工件在电机驱动下开始高速旋转,移动工件在轴向力作用下逐步向旋转工件靠拢,两侧工件接触并压紧后,摩擦界面上一些微凸体首先发生粘接与剪切,并产生摩擦热.随着实际接触面积的不断增大,摩擦扭矩迅速升高,摩擦界面处温度也随之上升,摩擦界面逐渐被一层高温粘塑性金属所覆盖.此时,两侧工件的相对运动实际上已发生在这层粘塑性金属内部,产热机制已由初期的摩擦产热转变为粘塑性金属层内的塑性变形产热. 在热激活作用下,这层粘塑性金属发生动态再结晶, 使变形抗力降低,故摩擦扭矩升高到一定程度(前峰值扭矩)后逐渐降低.随着摩擦热量向两侧工件的传导,焊接面两侧温度亦逐渐升高,在轴向压力作用下,焊合区金属发生径向塑性流动,从而形成飞边, 轴向缩短量逐渐增大.随摩擦时间延长,摩擦界面温度与摩擦扭矩基本恒定,温度分布区逐渐变宽,飞边逐渐增大,此阶段称之为准稳定摩擦阶段.在此阶段,摩擦压力与转速保持恒定.当摩擦焊接区的温度分布,变形达到一定程度后,开始刹车制动并使轴向力迅速升高到所设定的顶锻压力此时轴向缩短量急骤增大,并随着界面温度降低,摩擦压力增大, 摩擦扭矩出现第二个峰值,即后峰值扭矩.在顶锻过程中及顶锻后保压过程中,焊合区金属通过相互扩散与再结晶,使两侧金属牢固焊接在一起,从而完成整个焊接过程.在整个焊接过程中,摩擦界面温度一般不会超过熔点,故摩擦焊是固态焊接.2,连续驱动摩擦焊重要参数:摩擦量F(加热量规格)摩擦时间t1(时间规格)摩擦压力P,——焊接时,在摩擦加热过程中,轴向给的压力;顶锻压力P2——焊接时,在顶锻过程中,轴向给的压力;刹车延时t2——焊接时,开始顶锻到开始刹车的时间间隔;保压时间t3——焊接时,顶锻压力保持的时间;3,气门的材料多是奥氏体和马氏体材料,两者属于变形抗力较大的高强材料,在焊接时宜采用先顶锻后刹车的工艺.4,气门摩擦焊接时的热量计算:在焊接的过程中,产生热量的主要是周向摩擦力,其次是轴向的压力(摩擦压力P,);但前者远大于后者,摩擦力的大小主要取决于轴向压力.,=S=2~pPlr①=fL②L=刑f③注:厂摩擦力;W,摩擦力做的功;cc,角速度;李金民周东:双金属气门连续驱动摩擦焊焊接工艺分析27由①②③得2l~nPlwR.t——一=2,×删=④由④得出摩擦力的功率Pr:2/~rP1wR3⑤轴向摩擦压力P1的功率P轴=P1V台⑥;台工作台速度由⑤⑥得出加热总功率P总=(Ps+P轴)=17(十2P.V台)⑦叩效率由⑦知在孙∞一定的前提下,P总主要和Pl,R,y台有关;由材料的所需能量公式Q=CMT整;C材料的比热,M质量,T差温度的差值;在摩擦焊接的过程中,单位时间内的所需的能量为:Q=(C马氏体p马氏体cIV马氏体+c奥氏体p奥氏体'dV奥氏体) =T差(C马氏体p马氏体V马氏体+C奥氏体P奥氏体V臭氏体)( V马氏体+V奥氏体=V台(在摩擦焊的过程中,材料半径R一定,通过调节摩擦压力Pl和工作台速度V台使在摩擦时间tl内⑦与⑧平衡是摩擦焊参数调节的关键.5,刹车延时t2一般在0.1S～0.25S之间,直径大的刹车延时也就相应的长;保压时间b越长越好,一般在2S~5S,直径大的保压时间也就相应的长.5摩擦焊接质量的检测1,通过抗拉强度试验,通过强度值来反映焊接质量,如果参数调节到最佳,可以实现不从焊缝处断裂; 2,通过100%超声波探伤来检验焊接处的缺陷;3,通过100%旋转弯曲试验来检验焊接处的质量.工件在旋转过程中,在垂直工件的方向上,一定的位置上,施加一定的力使工件发生弯曲,通过弯曲来检测焊接处的质量.6摩擦焊接处的微观组织的变化'通过连续驱动摩擦焊接的原理可知,工件经过摩擦过程后,在顶锻过程及顶锻后保压过程中,焊合区金属通过相互扩散与再结晶,使两侧金属牢固焊接在一起,从而完成整个焊接过程.焊合区金属通过相互扩散与再结晶,晶粒度发生明显变化,通过金相图片可以看出焊缝处晶粒度明显偏细(见图1). 豳17结论1,不同摩擦焊接的工艺流程,摩擦焊接的参数不同;采取什么样的工艺流程要根据图纸的要求和原材料的状态而定.2,通过计算和试验选择合理的摩擦焊接参数对焊接的质量有至关重要.参考文献1王中平,张立军,周正航,陈永平.摩擦焊接工艺及设备的技术提升.(上接第20页)3)气门软氮化的弯曲和变形,除了同热处理后的组织与性能,存在校直应力有关外,更应关注机械加工应力的影响,假如经过氮化前去应力退火后,杆部直线度,盘锥面或底面跳动等变形较小,则证明气门的车削或磨削工艺参数是合理的,反之则证明其工艺参数是需要调整的.气门软氮化后出现弯曲或变形则应重点分析整个软氮化工艺与操作的正确性.4)对于需要抛丸的软氮化气门,应进行其变形量(直线度)与盘锥面跳动的检查,同时应确保气门整体的清洁,检验手段是采用湿布进行气门表面的擦拭,重点在锁夹槽,烟槽等凹部区域,如果有黑灰, 则表明抛丸频率低或时间短.5)光饰或抛丸后的煮油可以用防锈水代替,这样可避免油脏吸附磨削砂粒,杂物或粉尘等,有助于提高气门的清洁度,同时也可减少清洗工序,是有比较明显效果的.。
摩擦焊接（Friction Welding）是一种固态焊接工艺，通过在两个工件之间施加力和高速旋转的运动来产生热量，使工件表面发生塑性变形并实现焊接。
以下是摩擦焊接的基本步骤：
1.准备工件：将需要焊接的两个工件准备好，确保表面光洁且无污染物。
2.定位工件：将工件正确定位并夹紧以保持稳定。
3.施加压力：对于径向摩擦焊接，施加轴向压力使两个工件相互贴合。
对于横向摩擦焊接，
施加横向力使两个工件相互接触。
4.开始摩擦：启动旋转机构以使其中一个工件发生高速旋转。
同时，施加足够的压力使工
件之间发生摩擦。
5.加热阶段：由于摩擦产生的热量，工件表面温度升高，达到可塑性变形的温度。
6.摩擦停止：当工件表面温度达到要求后，停止摩擦并保持旋转。
7.施加焊接压力：在停止摩擦后，保持施加足够的压力使工件之间产生高度塑性变形。
8.冷却阶段：继续施加焊接压力的同时，等待工件冷却。
这样可以保持焊点处的固态结合。
9.焊接完成：冷却后，停止施加压力并将工件松开，即可完成摩擦焊接。
摩擦焊接具有许多优点，如快速、高效、无需填充材料和较低的热影响区等。
它被广泛应用于航空航天、汽车制造、管道连接和金属加工等领域。
摩擦焊工艺1.接头设计1）接头设计原则（1）对旋转式摩擦焊，至少有一个圆形截面。
（2）为了夹持方便、牢固，保证焊接过程不失稳，应尽量避免设计薄管、薄板接头。
（3）一般倾斜接头应与中心线成30°～45°的斜面。
（4）对锻压温度或热导率相差较大的材料，为了使两个零件的锻压和顶锻相对平衡，应调整界面的相对尺寸。
（5）对大截面接头，为了降低摩擦加热时的扭矩和功率峰值，采用端面导角的办法可使焊接时接触面积逐渐增加。
（6）如要限制飞边流出（如不能切除飞或不允许飞边暴露时），应预留飞边槽。
（7）对于棒－棒、和棒－板接头，中心部位材料被挤出形成飞边时，要消耗更多的能量，而焊缝中心部位对扭矩和弯曲应力的承担又很少，所以，如果工作条件允许，可将一个或两个零件加工成具有中心孔洞，这样既可用较小功率的焊机，又可提高生产率。
（8）采用中心部位突起的接头，见图1，可有效地避免中心未焊合。
（9）摩擦面要避免采用渗碳、渗氮等。
（10）为了防止由于轴向力（摩擦力、顶锻力）引起的滑退，通常在工件后面设置挡块。
（11）工件伸出夹头的尺寸要适当，被焊工件应尽可能有相同的伸出长度。
图1 接头表面突起设计标准2）摩擦焊接头的形式表1是摩擦焊接头的基本形式。
表1 摩擦焊接头的基本形式接头形式简图接头形式简图棒－棒管－板管－管管－管板棒－管棒－管板矩形和多边形型材－棒－板棒或板2.连续驱动摩擦焊的焊接参数1）主要的焊接参数可以控制的主要焊接参数有转速、摩擦压力、摩擦时间、摩擦变形量、停车时间、顶锻延时、顶锻时间、顶锻力、顶锻变形量。
其中，摩擦变形量和顶锻变形量（总和为缩短量）是其它参数的综合反映。
（1）转速和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。
工件直径一定时，转速代表摩擦速度。
实心圆截面工件摩擦界面上的平均摩擦速度是距圆心为2/3半径处的摩擦线速度。
稳定摩擦扭矩与平均摩擦速度、摩擦压力的关系见图2。
摩擦焊接工艺方法
摩擦焊接是一种无需使用电弧或火焰的焊接方法，它利用摩擦热和压
力将两个金属表面熔化并连接在一起。
下面是一个详细的摩擦焊接工
艺方法：
1. 准备工作：首先需要准备好要连接的两个金属材料，并确保它们的
表面光洁、无油污和氧化物。
然后需要选择合适的摩擦焊接设备，包
括夹具、电机、控制系统等。
2. 安装夹具：将要连接的两个金属材料放置在夹具上，并确保它们之
间有足够的间隙。
根据所选设备的要求，调整夹具的位置和角度。
3. 启动电机：启动电机以使其旋转，并将其移动到与材料接触的位置。
根据所选设备的要求，调整旋转速度和移动速度。
4. 施加力量：施加足够的力量以产生摩擦热，并将金属表面熔化。
根
据所选设备的要求，调整施加力量和持续时间。
5. 停止运动：当金属表面开始熔化时，停止旋转和移动，但保持施加
力量。
此时，金属表面会重新结合在一起。
6. 降温：当金属表面重新结合时，停止施加力量，并等待其冷却。
根据所选设备的要求，可以使用冷却水或其他方法加快冷却速度。
7. 完成焊接：当金属材料完全冷却后，检查焊接区域是否均匀、牢固和无裂缝。
如果需要，可以进行后续处理，如磨光、打磨或涂漆等。
总之，摩擦焊接是一种高效、环保和经济的焊接方法，在航空航天、汽车制造、铁路建设等领域得到广泛应用。
通过以上步骤的正确操作和实践，您可以轻松地掌握摩擦焊接工艺方法，并成功地完成各种焊接任务。
焊接工艺的摩擦焊接技术要点摩擦焊接是一种利用材料的塑性变形和摩擦加热产生摩擦热的焊接方法。
它具有高效、环保、高质量等优点，在工业生产中得到广泛应用。
本文将介绍焊接工艺的摩擦焊接技术的要点，包括摩擦焊接的原理、工艺参数的选择、工艺控制等方面。
一、摩擦焊接的原理摩擦焊接是利用两个工件在轴向力和旋转力的作用下，在接触面发生塑性变形并摩擦加热，随后停止转动时两个工件之间恢复到冷状态下的接触面结合而形成的一种焊接方法。
摩擦焊接的原理包括以下几个方面：1. 摩擦热效应：工件在接触面相对运动时，由于摩擦热的产生，使工件的温度升高，达到可塑性变形的要求，从而实现焊接。
2. 塑性变形效应：由于轴向力的作用，使接触面的工件产生塑性变形，使得工件表面的氧化层和脏物得以去除，从而使工件之间达到更好的接触。
3. 冷却效应：在停止摩擦时，工件由于冷却，焊缝完成固化，从而使工件之间形成连接。
二、摩擦焊接的工艺参数选择摩擦焊接的工艺参数选择是保证焊接质量和效率的重要因素。
1. 旋转速度：旋转速度的选择应根据焊接材料的特性，例如硬度、塑性等综合考虑。
一般来说，旋转速度太低会导致焊缝不均匀，太高则会造成过度烧损。
2. 轴向力：轴向力的选择应根据焊接材料的硬度和要求的焊接质量来确定。
轴向力太小会导致焊缝不牢固，太大则会产生较大的变形和应力。
3. 焊接时间：焊接时间也是影响焊接质量的关键参数。
焊接时间太短会导致焊缝连接不牢固，太长则会造成材料的过度烧损。
三、摩擦焊接的工艺控制工艺控制是确保摩擦焊接质量稳定的关键。
1. 清洁度控制：焊接前应确保接触表面的干净，去除氧化物和污染物，以保证焊接接触质量。
2. 温度控制：焊接时，应根据工件材料和尺寸的变化，对摩擦焊接的温度进行控制。
过高的温度会导致焊缝变硬和断裂，过低的温度会导致焊缝连接不牢固。
3. 压力控制：焊接时的轴向力要适中，太小会导致松散的连接，太大会导致变形和质量缺陷。
4. 油剂选择：摩擦焊接中使用的油剂应该具有良好的冷却性能和润滑性能，以保证焊接过程的稳定。
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。
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。
专用的摩擦焊机可以保证焊件的长度公差为士0.2 毫米, 偏心度小于0.2毫米5、焊接生产率高, 易实现机械化、自动化, 操作技术简单。
6、焊接费用低。
由于摩擦焊节省电能、金属变形量小（焊接缩短量少）、接头焊前不需要清理、焊接时不需要填料和保护气体、接头上的飞边有时可以不必去除, 所以焊接费用显著降低。
7、工作场地卫生, 无火花、弧光及有害气休。
适于和其它先进的金属加工方法一起列入自动生产线。
四、传统摩擦焊机的设备组成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。
主轴电动机一般采用交流电动机，通过带传动轮直接带动主轴。
摩擦加热终了时要求主轴迅速停车。
对于功率较小、生产率不高的摩擦焊机，可以采用电动机反制动或能耗制动停车；生产率高和主轴电动机功率大的焊机，普遍采用离合-制动联合装置。
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。
摩擦焊机加压方式有丝杠-螺母、凸轮等机械加压、气压、液压和气-液联合加压。
受力机构的作用是为了平衡轴向力和摩擦转矩以及防止焊机变形，保持主轴与加压系统的同轴度。
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。
5、控制系统控制系统包括焊接操作程序控制和焊接参数控制等。
程序控制即控制摩擦焊机按预先规定的动作次序完成送料、夹紧焊件、主轴旋转、摩擦加热、顶锻焊接、切除飞边和退出焊件等操作。
焊接参数控制主要有时间控制、摩擦加热功率峰值控制和综合参数控制等。
6、辅助装置辅助装置主要包括自动送料、卸料以及自动切除飞边等。
惯性摩擦焊机与连续驱动摩擦焊机的主要区别是惯性摩擦焊机上装有一个供储存机械能的飞轮。
惯性摩擦焊机由电动机、主轴、飞轮、夹盘、移动夹具、液压缸等。
五、母材的技术状况表1 45钢化学成分化学成分质量分数%C；045～0.50；化学成分质量分数%Si；0.17～0.37 化学成分质量分数%Cr：小于等于0.25；化学成分质量分数%Ni：小于等于0.30化学成分质量分数%Cu：小于等于0.25；化学成分质量分数%Mn：0.5～0.8 推荐热处理：淬火：840℃；正火：850℃；回火：600℃六、焊前准备1、坡口形式一般来说摩擦焊接无需开坡口，因为一般都是直接焊接的，但应保持使用大直径的接触面不产生倾斜，同时要加大摩擦力，必须在短时间内停止相对运动，要求设备具有良好的刚性。
2、接头形式与设计原则接头形式的设计连续驱动摩擦焊可以实现圆棒-圆棒、圆管-圆管、圆棒-圆管、圆棒-板材及圆管-板材的可靠连接，接头形式对焊接质量尤为重要.见表2.表2 摩擦焊接头的基本形式接头形式简图接头形式简图棒－棒管－板棒－管棒－管板棒－板矩形和多边形型材－棒或板连续驱动摩擦焊焊接接头形式在设计时主要遵循一下原则：1）两被焊件中，最好旋转件是圆形且便于绕轴线做高速旋转。
焊件应具有较大的刚度，夹紧方便、牢固，要尽量避免采用薄管和薄板接头。
同种材料的两个焊件截面尺寸应尽量相同，以保证焊接温度分布均匀和变形层厚度相同。
2）对锻压温度或热导率相差较大的异种材料焊接时，为了使两个零件的顶锻相对平衡，应调整界面的相对尺寸。
一般倾斜接头应与中心线成30-50度的斜面。
3）为了增大焊缝面积，可以把焊缝接头设计成搭接或锥形接头。
焊接大截面焊接接头时，为了降低加热功率峰值，可采用将焊接端面倒角的方法，使摩擦面积逐渐增大。
4）要注意飞边的流向，使其在焊接时不受阻碍的被挤出。
在不可能切除飞边或者要节省飞边切除费用的情况下，可设计带飞边槽的接头。
待焊表面应避免渗氮、渗碳等。
5）设计接头形式的同时，还应注意工件的长度、直径公差、焊接端面的垂直度、平面度和粗糙度。
3、焊接位置一般为平焊。
4、工件尺寸Φ15×100mm的钢管5、焊前处理焊接前还需对焊件作如下处理1)焊件的摩擦端面应平整，中心部位不能有凹面或中心孔，以防止焊缝中含空气和氧化物。
2)当结合面上具有较厚的氧化层、镀铬层、渗碳层或渗氮层时，常不易加热或被挤出，焊前应进行清除。
3）摩擦焊对焊件结合面的粗糙度、清洁度要求并不严格，如果能加大焊接缩短量，则气割，冲剪、砂轮磨削、锯断的表面均可直接施焊。
4）端面垂直度一般小于直径的1%，过大会造成不同轴度的径向力。
七、焊接参数的确定1、主要的焊接参数可以控制的主要焊接参数有转速、摩擦压力、摩擦时间、摩擦变形量、停车时间、顶锻延时、顶锻时间、顶锻力、顶锻变形量。
其中，摩擦变形量和顶锻变形量（总和为缩短量）是其它参数的综合反映。
一般来讲，碳钢的连续驱动摩擦焊接参数选择范围为摩擦速度06-3M/s；摩擦压力30-100mpa；摩擦时间1-40s；变形量1-10mm；停车时间0.1-1s；顶锻压力100-200mpa；顶锻变形量1-6mm；顶锻速度10-10mm/s。
对于45钢+4钢的连续驱动摩擦焊的焊接参数选择：接头直径15mm；转速2000r/min；摩擦压力60mpa；摩擦时间1.5s；顶锻压力120mpa。
如表3表3 摩擦焊接参数八、安全技术1、操作者必须熟悉机床操作顺序和性能，严禁超性能使用设备。
2、操作者必须经过培训、考试或考核合格后，持证上岗。
3、开机前，按设备润滑图表注油，检查油标油位或注油点。
4 、启动油泵电机，弹性夹头夹紧工件，调节液压系统压力、工作压力、夹紧压力，顶锻压力，检查主轴箱润滑。
5、在调整状态下，调节滑台、刀架移动速度和距离。
6、检查主轴箱润滑、离合、制动，低速转动主轴。
7、停机前复位，关闭主轴电机，待主轴停转后，关闭油泵电机。
8、关闭机床电控总开关，关闭电控柜空气开关。
9、清洁机床，按设备润滑图表或注油点进行注油。
10、严禁穿拖鞋、凉鞋、半短裤操作，以防铁屑烫伤，严禁戴手套操作。
11、夹具的防转块必须锁紧，避免螺钉或防转块12、装卸夹具应用专门板手，不许把锥面变形的弹簧夹具装上使用。
13、快进、快退不能调得太快，防止发生危险，皮带张紧要适当，防护罩须锁紧。
14、飞边切前量应由小到大，工进要适当。
15、清洗油要及时处理，回火油不能装得太满，放、取料应小心。
16、机床油桶应有良好接地保护，不许擅自拆修。
九、参考资料1、曹朝霞.特种焊接技术北京：机械工业出版社，2002。
