钻杆摩擦焊

摩擦焊接的起源可追溯到公元1891年，当时美国批准了这种焊接方法的个**。该**是利用摩擦热来连接钢缆。随后德国、英国、苏联、日本等国家先后开展了摩擦焊接的生产与应用。我国是世界上研究摩擦焊接早的国家之一，早在1957年就实验成功了铝—铜摩擦焊。多年来，摩擦焊接以其、、节能、无污染的技术特色，深受制造业的重视，特别是不断开发出摩擦焊接的新技术，如**塑性摩擦焊接、线性摩擦焊接、搅拌摩擦焊接等，使其在航空、航天、核能、海洋开发等高技术领域及电力、机械制造、石油钻探、汽车制造等产业部门得到了愈来愈广泛的应用。
摩擦焊应用：
一、航空航天工业：
随着现代高性能航空发动机的不新，其主要性能指标推重比亦不断提高。同时对发动机的结构设计、材料及制造工艺均提出了较高的要求。从70年代起，以美国GE公司为代表，在航空发动机转子部件（盘+盘、盘+轴）制造中，率先成功地采用了惯性摩擦焊接技术。美国Textron Lycoming公司生产的新型大功率T55涡轮喷气发动机的前盘与前轴、后轴的连接都是采用盘+轴一体的摩擦焊接结构。P&W公司将摩擦焊接列为80年代发动机制造中的五项重大焊接技术之一；德国MTU公司正在开展高压压气机转子等大型部件的摩擦焊接技术研究；法国海豚发动机也将摩擦焊接推广应用于减速器锥形齿轮的焊接，等等。国外一些的航空发动机制造公司已将摩擦焊接作为焊接高推重比航空发动机转子部件的主导的、典型的和标准的工艺方法。普遍认为摩擦焊是可靠、再现性好和可信赖的焊接技术。
在飞机制造中，摩擦焊接也展现了新的应用前景。AISI4340**高强度钢因其具有高的缺口敏感性和焊接脆化倾向，当用来制造飞机起落架时，国外规定不允许采用熔化焊接方法施焊，已成功地进行了4340管与4030锻件起落架、拉杆的摩擦焊接。此外，直升飞机旋翼主传动轴的NitralloyN合金齿轮与18%高镍合金钢管轴的焊接、双金属飞机铆钉、飞机钩头螺栓等均采用了摩擦焊接，这表明摩擦焊接技术已渗透到了飞机重要承力构件的焊接领域。
某航天飞机三部发动机上1800个高温合金喷射器柱全部是由摩擦焊接方法焊接到发动机上的。
二、汽车工业：
国外在汽车零配件规模化生产中，摩擦焊接技术占有较重要的地位。据不完全统计，美国、德国、日本等工业发达国家的一些汽车制造公司，已有百余种汽车零配件采用了摩擦焊接技术。
国内外在发动机双金属排气阀生产中广泛采用了摩擦焊接技术将NiCr20TiAl、5Cr21Mn9Ni4、4Cr14Ni14W2Mo之类的高温合金或奥氏体型耐热钢盘部与4Cr9Si2、4Cr10Si2Mo之类的马氏体型不锈耐热钢杆部连接起来形成整体排气阀，特别适合于空心阀的制造。采用锻焊复合结构取代整体锻造生产汽车半轴在国外已得到广泛应用。另外，汽车及工程机械上风扇轴支座组件、空心后轴、前悬架、自动变速器输出轴、无变形飞轮齿圈、发电机支座、粘性传动风扇联轴节、起动机小齿轮组件、速度选择轴、变扭器盖、汽车液压千斤顶、转向节、司机侧气囊充气器、万向节组件、凸轮轴、水泵毂和轴、直接离合器鼓和毂组件、后桥壳管、倾斜转向轴、叉、冷却风扇电机壳体和轴、等速万向节、连轴齿轮、变扭器盖、传动轴、叉、涡轮传动轴、轴、涡轮增压器、乘客侧气囊充气器、 汽车用扁尾套筒扳手、后悬架臂、空调机蓄压器等的制造过程中均可利用摩擦焊接工艺简化制造工艺和降低生产成本 。

摩擦焊的优点：
    (1)在摩擦过程中，焊件接触表面的氧化膜与杂质被清除，因此接头组织致密，不易产生气孔，夹渣等缺陷，接头质量好而且稳定。
    (2)可焊接的金属范围较广，可以焊两金属相同的焊件，也可以焊两金属不同的焊件。
    (3)焊接操作简单，不需填充焊接材料，容易，实现自动控制，生产率高。
    (4)设备简单（可用车床改装）、电能消耗少（只有闪光对焊的1/15～1/10）。但要求刹车及加压装置的控制灵敏。

摩擦焊的特点：
摩擦焊在国内外的发展为什么非常迅速，应用非常广泛，这是由于它本身具有一系列的优点。这些优点包括如下几个方面：
1、接头的焊接质量好、稳定。我国用低温摩擦焊生产的铝铜过渡接头，其废品率**0.01%；锅炉厂采用摩擦焊代替闪光焊生产省煤器蛇形管，焊接的废品率由原来的10%降低到0.001%。西德用摩擦焊代替闪光焊生产汽车排气门，焊接的废品率由原来的1.4%下降到0.04~0.01%。从以上例子可以看到，摩擦焊的废品率非常低，是一般焊接方法的1%左右。
2、适于焊接异种钢和异种金属。摩擦焊不仅可以焊接普通的异种钢，还可以焊接常温和高温机械、物理性能差别很大的异种钢和异种金属，如碳素结构钢—高速工具钢；铜—不锈钢等。此外，还能很好地焊接那些产生脆性合金的异种金属，如铝—铜、铝—钢等。
3、焊件尺寸精度高。用摩擦焊生产的柴油发动机预燃烧室，全长的误差为士0.1毫米。有些摩擦焊机可以保证焊件的长度公差为土0.2毫米，偏心度小于0.2毫米。因此，摩擦焊不仅用来焊接毛坯，而且还可以焊接装配好的成品。
4、焊机功率小、省电能。摩擦焊和闪光焊相比较，节省电能为80~90%左右。
5、摩擦焊的工作场地卫生，没有火花、弧光及有害气体，有利于环境保护，适于和其他的金属加工方法一起用于自动生产线。

摩擦焊的工作原理：
摩擦焊中应用广的是旋转式连续驱动摩擦焊，其工作原理，先将两焊件对中夹在焊机上，其中焊件首先高速旋转，然后移动焊件与旋转的焊件接触并施加一定压力。当两焊件的接触端因摩擦热而升温，使焊件表面处于塑性状态时，利用刹车装置使焊件停止旋转，同时加大压力对两焊件进行**锻，产生一定的塑性变形，去压后焊件被焊接起来。
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