以低碳钢的连续驱动摩擦焊接为例,介绍摩擦焊参数对接头质量的影响。
转速和摩擦压力,在摩擦焊接参数中,转速和摩擦压力最主要的焊接参数,当工件直径一定时,转速代表摩擦速度,一般将达到焊接温度时的转速称为临界摩擦速度,为了使界面的变形层加热到金属材料的焊接温度,转速必须高于临界摩擦速度,一般来讲,低碳钢的临界摩擦速度为0.3m/S左右,平均摩擦速度的范围为0.6-3/m。
在稳定的摩擦阶段,转速对焊接表面的摩擦变层厚度及深塑区的位置,当转速为1000r/min时,由于外圆的摩擦速度过大,外侧金属的温度升高、此时摩擦表面的温度比高速摩擦时低,摩擦扭矩和摩擦变形的速度增大,并移向外圆,因此外圆的变形层较中心厚,这时变形层金属非常容易流出摩擦表面之外,形成不对称的肥大飞边,这种接头的温度分布梯度大,变形层金属容易被大量挤出,焊缝金属迅速更新,能有效防止氧化。
当转速升高时摩擦表面温度升高,摩擦扭矩和摩擦变形速度小,深塑区移向圆心,这时变形层中的高温粘滞金属,在摩擦压力和摩擦扭矩的作用下向外流动时,受到较大的电阻,形成了对称的小薄翅状飞边,这种接头由于扭矩小,挤出的金属少,所以接头的温度分布较宽,变形层也容易氧化。
摩擦压力对焊接接头的质量有很大的影响,为了产生足够的摩擦加热功率,保证摩擦表面的全面接触,摩擦压力不能过小,在稳定摩擦阶段,当摩擦压力增大时,摩擦扭矩增大大其加热功率升高,摩擦变形速度增大,变形层加厚,深塑区增宽并向外圆移动,在压力的作用下形成粗大而不对称的飞边,摩擦压力大时,接头温度分布梯度大,变形层金属不容易氧化,在摩擦加热过程中,摩擦压力一般为定值,但是为了满足焊接工艺的特殊要求,摩擦压力也可以不断上升或采用两极或三级加压。
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