木材摩擦焊(摩擦焊接结实吗)

海潮机械 2023-02-10 01:39 编辑:admin 214阅读

一、木材摩擦焊

  摩擦焊接是把要对接的两个热塑性塑料制品的待接表面相互接触旋转,而使其相继发生摩擦生热,接合面受热熔化,以致在压力下结为整体的一种焊接法。  摩擦焊接不仅可用于塑料制品焊接,还可以用于钢-钢,钢-铝,铜-铝等不同表面的焊接,而这些是普通焊接很难做到的。摩擦焊接速度很快,每个工件只需要几秒,而普通焊接需要数倍的时间。而且摩擦焊接不产生电焊烟尘和锰、镍等对人体有害的职业病危害因素。摩擦焊接的强度也很大,有时甚至比材料本身的强度还要大,也就是当外力用力拉扯时,先断裂的是没有焊接的材料本身而不是焊接点。

二、摩擦焊接结实吗

摩擦焊的优点:

1)在摩擦焊过程中,焊件表面的氧化膜与杂质被清除,因此接头致密,不易产生气孔、夹渣等缺陷,焊接质量好而且稳定。 锅炉蛇形管和汽车排气门摩擦焊的废品率,由原来闪光焊的 10%和 1.4%分别下降到 0.01% 。

2)焊接生产率高。发动机排气门双头自动摩擦焊机的生产率可达到 800~1200 件/h。

3)生产费用低,由于焊机功率小,焊接时间短,故可节省电能。摩擦焊与闪光焊比较,节省电能 80~90%左右。此外工件焊接余量小;焊前工件不需特殊加工清理;有时焊接飞边不必去除;不需填充材料和保护气体等。因此加工成本与电弧焊比较,可以降低 30%左右。

4)能焊接异种钢和异种金属。

5)摩擦焊机容易实现机械化和自动化。操作简单,容易掌握和维护。工作场地卫生,没有火花弧光及有害气体。

摩擦焊制品

缺点与局限性:

1)摩擦焊主要是一种工件旋转的对焊方法。对于非圆形横断面工件的焊接是很困难的。盘状工件和薄壁管件,由于不容易夹固也很难焊接。

2)摩擦焊机的一次性投资较大。因此只有当大批量集中生产时,才能降低焊接生产成本。

三、木材摩擦焊接技术实验所需工具

利用摩擦热焊接起源于一百多年前,此后经半个多世纪的研究发展,摩擦焊技术才逐渐成熟起来,并进入推广应用阶段。自从上世纪五十年代摩擦焊真正焊出合格焊接接头以来,就以其优质、高效、低耗环保的突出优点受到所有工业强国的重视。我国的摩擦焊研究始于1957年,发源地是哈尔滨焊接研究所,是世界上最早开展摩擦焊研究的几个国家之一,取得了很多引人注目的成果。

摩擦焊技术的主要优点归结为如下几个方面:

(1) 接头质量好且稳定。焊接过程由机器控制,参数设定后容易监控,重复性好,不依赖于操作人员的技术水平和工作态度。焊接过程不发生熔化,属固相热压焊,接头为缎造组织,因此焊缝不会出现气孔、偏析和夹杂,裂纹等铸造组织的结晶缺陷,焊接接头强度远大于熔焊、钎焊的强度,达到甚至超过母材的强度;

(2) 效率高。对焊件准备通常要求不高,焊接设备容易自动化,可在流水线上生产,每件焊接时间以秒计,一般只需零点几秒至几十秒,是其它焊接方法如熔焊、钎焊不能相比的;

(3) 节能、节材、低耗。所需功率仅及传统焊接工艺的1/5~1/15,不需焊条、焊剂、钎料、保护气体,不需填加金属,也不需消耗电极;

(4) 焊接性好。特别适合异种材料的焊接,与其它焊接方法相比,摩擦焊有得天独厚的优势,如钢和紫铜、钢和铝、钢和黄铜等等;

(5) 环保,无污染。焊接过程不产生烟尘或有害气体,不产生飞溅,没有孤光和火花,没有放射线。

由于以上这些优点,摩擦焊技术被誉为未来的绿色焊接技术。

摩擦焊技术在国内的发展及应用状况

经过几十年的发展,摩擦焊技术在国内目前已经具备了包括工艺、设备、控制、检验等整套完备的专业技术规模,并且在基础理论研究上也形成了一定的独立体系。

1 摩擦焊工艺研究与应用

目前我国摩擦焊技术的应用比较广泛,可焊接直径3.0~120mm的工件以及8000mm?的大截面管件,同时还开发了相位焊和径向摩擦焊技术,以及搅拌摩擦焊技术。不仅可焊接钢、铝、铜,而且还成功焊接了高温强度级相差很大的异种钢和异种金属,以及形成低熔点共晶和脆性化合物的异种金属。如高速钢—碳钢、耐热钢—低合金钢、高温和金—合金钢、不锈钢—低碳钢、不锈钢—电磁铁以及铝—铜、铝—钢等。近年来随着我国航空航天事业的发展,也加速了摩擦焊技术向这些领域的渗透,进行了航空发动机转子、起落架结构件、紧固件等材料(Ln718 Ti17 300M GH159 GH4169)以及金属与陶瓷、复合材料、粉末高温合金的摩擦焊工艺试验研究,某些电工材料的钎焊工艺也开始用摩擦焊接所取代。如电磁铁—不锈钢、钨铜合金等。目前我国采用摩擦焊接方法焊接的产品有:锅炉行业的蛇形管摩擦焊接,阀门行业的阀门法兰和阀体密封座的摩擦焊接,轴瓦行业的止推边轴瓦的摩擦焊接,工具行业的钻头、铣刀、铰刀的刃部与柄部的摩擦焊接,汽车及机车行业发动机的双金属排气阀、气门顶杆、柴油机预热室喷咀、半轴、扭力管、内燃机增压器涡轮轴,潜水电泵转轴,紫铜不锈钢水接头,铝铜过渡接头,纺织机梭子芯,关节轴承,泥瓦工具,地质钻杆,石油钻杆、实心、空心抽油杆,航空发动机集成齿轮,木工多用机床上的刀轴等等。

2 理论研究及工程应用

我国科技人员对摩擦焊接表面高温塑性金属层的形成、流动、扩展和焊接接头形成机理,摩擦焊接的能量转换及过程控制,大截面石油钻杆摩擦焊接工艺和强韧性控制,摩擦焊接接头灰斑缺陷形成机制及焊接接头断口形貌与断裂应变,铝—铜薄壁管摩擦焊接机理与接头性能和焊缝化合物相形成机制等方面进行了较深入地基础理论研究工作。

在工程应用上针对急待解决的一系列问题开展了摩擦焊技术研究的课题。其中摩擦焊接头形变热处理的工艺试验研究是一项有代表性的应用科学研究工作,这项研究率先在摩擦焊领域中引入形变强化与相变强化相结合通过改变传统的连续驱动摩擦焊过程,把焊接工艺同焊后热处理工艺实行工序兼并,利用焊接余热和刹车能耗在摩擦焊机上直接对摩擦焊接头进行形变热处理,机上配备的热处理装置可以更有效地实现相变条件的控制,这样就可以把摩擦焊过程中高温形变引入的大量位错等用淬火相变牢固地钉扎住,充分发挥形变强化与相变强化的双重作用取得的以往用单一方法不能达到的强韧化效果。实现了在不降低接头强度的前提下,韧性超过调质母材的水平,这套技术不仅提高了焊接质量而且简化了工艺,减少了焊后热处理的加热次数,降低了成本。该项研究成果处于世界领先地位,目前在抽油杆、油管的生产和钻杆的修复上进行了推广应用。为控制铝—铜过渡接头脆性层的产生,研究了低温摩擦焊并应用于生产。近年来对超塑性温度范围内相变温度以下摩擦焊进行了研究,并取得了阶段性成果;在焊接质量监控方面,先后研制了摩擦焊功率极值控制仪及微机质量监控装置。微机质量监控装置是对焊接过程的轴向压力、主轴转速、摩擦扭矩、焊件轴向缩短量、时间、焊接温度及形变热处理温度等影响焊接接头质量的主要参数的变化进行监控。在新材料的焊接性,摩擦焊接信息过程与传感技术,摩擦焊接参数计算和实时监测与闭环控制,摩擦焊缝缺陷形成机制与力学行为,摩擦焊接头强韧性控制,摩擦焊接物理参量场(温度场,应力应变场)数值模拟,以及高速摄影、频谱分析等相关试验技术等方面也开展了较系统深入的研究工作。

近几年来搅拌摩擦焊技术也引起了我国科技工作者的高度重视,先后开展了对铝合金(如防锈铝、锻铝、硬铝、超硬铝等)、紫铜、PVC塑料等材料的搅拌摩擦焊研究,同时还在积极开展钛合金、镁合金和黑色金属的搅拌摩擦焊工艺研究,同时对搅拌摩擦焊的机理、微观组织、力学性能和搅拌摩擦焊的核心技术搅拌头等都展开了深入的研究。并取得了一定的工程应用。

3 摩擦焊机的生产与相关技术

我国现有六百余台摩擦焊机,绝大部分是连续驱动摩擦焊机。近年来由于加强了与德国KUKA、日东株氏会社、美国MTI公司等摩擦焊机制造公司的交流与引进样机,焊机先后采用了液压马达驱动的主轴系统,串联轴承组——平衡油缸液力平衡旋转活塞,多片式粉末冶金涂层离合器,滚动导轨和可编程序控制器(PLC)控制等多项先进技术,使焊机制造水平有了较大的提高。

随着实际生产的需要。国内对于其它型式的摩擦焊机也进行了研制,如长春焊接设备厂研制了小吨位的惯性焊机,相位摩擦焊机,哈尔滨焊接研究所研制了具有形变热处理功能带机上淬火装置及自动去飞边装置的混合式摩擦焊机,变频调速相位摩擦焊机。哈尔滨量具刃具厂研制了20T双头摩擦焊机,中国兵器工业第五九研究所研制了小吨位径向摩擦焊机,北京赛福斯特技术有限公司研制了系列搅拌摩擦焊机等等,这些焊机有的技术指标和制造水平已达到或接近国外同类焊机的水平。

面对国内市场的需要,摩擦焊机的生产也在向系列化方向发展,目前国内生产的焊机最大吨位是1250kN,最小是5KN。总之,在国内的焊机系列中,变型少,品种也比较单一,还没有巨型机和微型机。与焊机相配套的去飞边装置,自动上下料装置,焊后热处理,无损检测装置等虽有不同的类型,但是这些还比较专业化,没有形成标准通用的系列,有待不断的完善。我国也有了自己的摩擦焊机行业标准,随着制造技术的提高,这个标准也将有待向着较高水平方向修订。

摩擦焊技术发展的展望

我国摩擦焊技术的发展现状还很不适应国民经济高速发展的需要。今后5—10年内我国的摩擦焊工作者还要在材料的焊接性、摩擦焊的焊接方法、摩擦焊设备和摩擦焊的应用领域展开更加深入的研究。

1 材料的焊接性

主要瞄准那些难以熔焊的及新兴的焊接材料的焊接,象钛合金与不锈钢的摩擦焊接、钛与铝的摩擦焊接、纯钛与纯铜的摩擦焊接、高熔点材料的摩擦焊接、轻金属的摩擦焊接、粉末合金材料的摩擦焊接、新兴材料的摩擦焊接、铸造合金的摩擦焊接、钢材与活性金属的摩擦焊接等等材料的摩擦焊接性研究。对材料摩擦焊接物理、化学、力学冶金的基础理论进一步深入研究,拓宽摩擦焊可焊材料领域。

2 摩擦焊方法

今后5—10年要加大力度开发一些新的摩擦焊方法,逐步完善并扩大其应用范围。

(1)相位摩擦焊

可实现有相位要求的工件的摩擦焊接,扩大了摩擦焊的应用领域。目前生产中对如六方形断面的零件、八方钢、汽车操作杆、花键轴、拨叉、两端带法兰的轴等均要求采用相位摩擦焊。在电控技术和机械技术高度发展的前提下,为大吨位相位摩擦焊机的研制提供了可能。

(2)线性摩擦焊

线性摩擦焊技术,是两个工件以一定的频率和振幅进行往复运动产生热量进行的焊接,它可以将方形、圆形、多边形截面的金属或塑料焊接在一起。它可以焊接更不规则截面的构件,象叶片与涡轮等,以后要深入开展线性摩擦焊机原理、振动系统动力学等的研究,为研制大吨位的性摩擦焊机作准备。

(3)径向摩擦焊

径向摩擦焊由于其引入中间旋转加压圆环,不仅改变了摩擦面的方向,焊件也由相对旋转加压变为相对固定加压,它非常适合于长管子的焊接。

四、金属摩擦焊

摩擦焊机快速停止运行是因为摩擦加热终了时,要求主轴迅速停车,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,生产率高和主轴电机功率大的焊机,普遍采用离合-制动装置。离合器和制动器应能可靠联锁,即离合器合龙前制动器必须松开,而制动器制动前离合器必须与转动皮带轮脱开。

五、铝材摩擦焊接

1、铝合金不用焊锡焊接的原因:铝合金一般不用焊锡焊接,因为实际操作起来非常麻烦。要先把铝合金加热,然后用砂纸把铝合金需要焊接的部位用砂纸进行打磨,去除铝合金表面的氧化膜,立即用石蜡涂在铝合金表面,由于铝合金是热的,石蜡马上就会融化在铝合金表面,把打磨的表面覆盖住,使铝合金不会马上产生新的氧化膜。然后就可以用焊锡对铝合金进行焊接了,你就会发现焊锡会附着在铝合金表面了。

2、用铜焊接的原因:铜表面氧化物能用化学方式清除掉〈硼砂〉 而铝合金表面氧化物只能机械方式清除。而且清除后必须在马上在待焊处涂上铝焊粉调成的糊铝糊,合金只能与铝合金用同样材质的填充物,填充物也要涂铝焊粉。扩展资料铝合金焊接方法:1、焊接技术主要应用在金属母材上,常用的有电弧焊,氩弧焊,CO2保护焊,氧气-乙炔焊,激光焊接,电渣压力焊等多种,塑料等非金属材料亦可进行焊接。金属焊接方法有40种以上,主要分为熔焊、压焊和钎焊三大类。2、熔焊是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态,不加压力完成焊接的方法。熔焊时,热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化,形成熔池。熔池随热源向前移动,冷却后形成连续焊缝而将两工件连接成为一体。

3、压焊是在加压条件下,使两工件在固态下实现原子间结合,又称固态焊接。常用的压焊工艺是电阻对焊,当电流通过两工件的连接端时,该处因电阻很大而温度上升,当加热至塑性状态时,在轴向压力作用下连接成为一体。

4、钎焊是使用比工件熔点低的金属材料作钎料,将工件和钎料加热到高于钎料熔点、低于工件熔点的温度,利用液态钎料润湿工件,填充接口间隙并与工件实现原子间的相互扩散,从而实现焊接的方法。

5、焊接时形成的连接两个被连接体的接缝称为焊缝。焊缝的两侧在焊接时会受到焊接热作用,而发生组织和性能变化,这一区域被称为热影响区。焊接时因工件材料焊接材料、焊接电流等不同,焊后在焊缝和热影响区可能产生过热、脆化、淬硬或软化现象,也使焊件性能下降,恶化焊接性。这就需要调整焊接条件,焊前对焊件接口处预热、焊时保温和焊后热处理可以改善焊件的焊接质量。

六、铝板摩擦焊

铝焊接方法按照焊接方式来说大概分为三类,一类是非熔化极氩弧焊,第二类是熔化极氩弧焊,第三类是低温钎焊。

一、非熔化极氩弧焊焊接的方法使用技巧

交流氩弧焊,二次逆变输出,这个时候需要掌握机器的调节,及材料的选择使用,还有对于铝合金的氩弧焊来说功率大小是否匹配铝板的厚度也是至关重要。

二、熔化极氩弧焊的方法和使用技巧

需要选择稳定的脉冲电源,送丝机的送丝要好,用石墨导管和铝焊接专用的导电嘴及导管,尽量使用1.2的规格的盘丝,还有硬度高一些的比如5356的铝

焊丝

三、低温钎焊的方法和使用技巧

需要处理表面氧化膜,处理得越干净越好,选择熔点偏低的钎料焊接比如温度比较低的WEWELDING53低温铝焊条或者303的低温铝焊条焊接。