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Φ1545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。

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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

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