摩擦焊_武汉三虹重工科技有限公司_车体搅拌摩擦焊

搅拌摩擦焊技术（一）－搅拌摩擦焊的基本原理

近年来，为了保护环境、节约能源，人们强烈希望汽车、飞机、机车车辆、船舶等运输机械轻量化。为此，积极开发、研制适用于这些运输机械的轻金属材料，例如铝及其铝合金。    铝及其铝合金材料由于重量轻、抗腐蚀、易成形等优点；随着新型硬铝、超硬铝等材料的出现，使得这类材料的性能不断提高，因而在航空、航天、高速列车、高速舰船、汽车等工业制造领域得到了越来越广泛的应用。除了运输机械外，土木建筑、桥梁等领域也引入了铝及其铝合金。这些结构的安装连接主要以焊接为主要连接方式。在铝及其铝合金的焊接中，存在的主要问题之一是由于它的膨胀系数大而在焊接时产生较大的变形。为了防止变形，厚铜板搅拌摩擦焊，在施工现场，必须采用胎卡具固定，和由培训过的熟练工人操作。因为铝及其铝合金容易氧化，表面存在一层致密、坚固难熔的氧化膜，所以焊前要求对其表面进行去膜处理；焊接时，要用氩等惰性气体进行保护。铝及铝合金焊接时，易产生气孔、热裂纹等缺陷，也是焊接时必须注意的问题。对于热处理型铝合金来说，车体搅拌摩擦焊，必须避免在焊接时热影响区产生软化，强度降低的问题。为了解决铝及铝合金熔化焊时出现的以上问题，开发研制出一种新的固相焊接方法，即搅拌摩擦焊。

普通型连续驱动摩擦焊机概述

1.组成及要求

    普通型连续驱动摩擦焊机主要由主轴系统、加压系统、机身、夹头、检测与控制系统以及辅助装置等六部分组成。

a.主轴系统

    主要由主轴电动机、传动带、离合器、制动器、轴承和主轴等组成，主轴系统传送焊接所需的功率，承受摩擦扭矩。

b.加压系统

    主要包括加压机构和受力机构。加压机构的核心是液压系统，液压系统分为夹紧油路、滑台快进油路、滑台工进油路、顶锻保压油路以及滑台快退油路等五个部分。

    加紧油路主要通过对离合器的压紧与松开完成主轴的起动、制动以及工件的夹紧、松开等任务。当工件装夹完成之后，滑台快进；为了避免两工件发生撞击，当接近到一定程度时，通过油路切换，滑台由快进转变为工进；工件摩擦时，提供摩擦压力；顶锻回路用以调节顶锻力和顶锻速度的大小；当顶锻保压结束后，又通过油路切换实现滑台快退，达到原位后停止运动，一个循环结束。

受力机构的作用是平衡轴向力（摩擦压力、顶锻力）和摩擦扭矩以及防止焊机变形，摩擦焊，保持主轴系统和加压系统的同轴度。轴向力的平衡可采用单拉杆或双拉杆结构，即以工件为中心、在机身中心位置设置单拉杆或以工件为中心、对称设置双拉杆；扭矩的平衡常用装在机身上的导轨来实现。

c.机身

机身一般为卧式，电机搅拌摩擦焊，少数为立式。为防止变形和振动，它应有足够的强度和刚度。主轴箱、导轨、拉杆、夹头都装在机身上。

d.夹头

夹头分为旋转和移动（固定）两种。旋转夹头又有自定心弹簧夹头和三爪夹头之分，弹簧夹头适宜于直径变化不大的工件，三爪夹头适宜于直径变化较大的工件。移动夹头大多为液夹台虎钳，其中简单型的则适于直径变化不大的工件，自动定心型的则适宜于直径变化较大的工件。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。

e.检测与控制系统

参数检测主要涉及时间（摩擦时间、制动时间、顶锻上升时间、顶锻维持时间）、加热功率、压力（摩擦压力——含一次压力和二次压力、顶锻力）、变形量、扭矩、转速、温度、特别信号（如摩擦开始时刻、功率峰值以及所对应的时刻）等。

控制系统包括程序控制和焊接参数控制。程序控制用来完成上料、夹紧、滑台快进、滑台工进、主轴旋转、摩擦加热、离合器松开、制动顶锻保证、切除飞边、滑台后退、工件退出等顺序动作及其连锁保护等，焊接参数控制则根据方案进行相应的诸如时间控制、功率峰值控制、变形量控制、温度控制、变参数复合控制等。

f.辅助装置

主要包括自动送料、卸料、以及自动切除飞边装置等。