摩擦焊的發(fā)展歷程

1、摩擦焊的發(fā)展歷程摩擦焊的歷程 摩擦焊這一概念出來己久，早在1891年英國人J.H貝文頓就獲得了利用摩擦熱進行焊接和擠壓的專利。但是，直到1958年才由前蘇聯(lián)學(xué)者楚迪克夫首先試驗成功第一種實用的摩擦焊方法，即連續(xù)驅(qū)動摩擦焊機（FRW）。 此后，連續(xù)驅(qū)動摩擦焊技術(shù)迅速發(fā)展，并大量應(yīng)用于汽車工業(yè)，但是在航空工業(yè)中未能得到實際應(yīng)用，直到上世紀(jì)五十年代摩擦焊真正焊出合格焊接接頭后，才以其優(yōu)質(zhì)、高效、低耗環(huán)保等突出優(yōu)點受到了所有工業(yè)強國的重視。 我國的摩擦焊研究始于1957年，發(fā)源地是哈爾濱焊接研究所，是世界上最早開展摩擦焊研究的幾個國家之一，取得了很多引人注目的成果摩擦焊的歷程中國第一臺摩擦焊機設(shè)備摩擦

2、焊的歷程 1962年，美國履帶車輛公司（Caterpiller Iractor Co.）發(fā)明了一種新的摩擦焊方法一慣性摩擦焊。不久，美國公司便使用該公司的大型焊機制造了航空發(fā)動機的整體壓氣機轉(zhuǎn)子和渦輪部件。經(jīng)過近40年的研究和應(yīng)用，慣性摩擦焊的技術(shù)日臻完善，己成為制造航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子部件的主要焊接方法。 慣性摩擦焊與通常的連續(xù)驅(qū)動摩擦焊不同，它基本上是在恒定的焊接壓力作用下，通過焊接表面摩擦，把預(yù)先貯存在飛輪中的動能轉(zhuǎn)化為熱能，將焊件加熱，并在飛輪和焊接壓力的聯(lián)合作用下把兩個焊件牢固地焊接在一起。摩擦焊的歷程為了滿足發(fā)動機制造的特定要求，MTU使用多種相結(jié)合的工藝技術(shù)。其中之一就是慣性或旋轉(zhuǎn)摩擦

3、焊接技術(shù)；摩擦焊的歷程 1991年，英國焊接研究所(The Welding Institute)發(fā)明了一種專利焊接技術(shù)攪拌摩擦焊(Friction Stir Welding，簡稱FSW)。 攪拌摩擦焊除了具有普通摩擦焊技術(shù)的優(yōu)點外，還可以進行多種接頭形式和不同焊接位置的連接。挪威已建立了世界上第一個攪拌摩擦焊商業(yè)設(shè)備，可焊接厚315mm、尺寸616的Al船板； 1998年美國波音公司的空間和防御實驗室引進了攪拌摩擦焊技術(shù)，用于焊接某些火箭部件；麥道公司也把這種技術(shù)用于制造Delta運載火箭的推進劑貯箱。摩擦焊的歷程摩擦焊的歷程摩擦焊的歷程攪拌摩擦焊在汽車領(lǐng)域的運用摩擦焊的歷程 1992 年英國

4、焊接研究所(TWI)發(fā)明以海洋平臺、海底管道維修為主要目的固相焊接技術(shù)摩擦疊焊，將一系列錐形螺柱塞入一系列相應(yīng)的錐形預(yù)鉆焊孔之中，從而疊合搭接“縫合”(Stitch) 出來完整焊縫進行裂紋維修，因為摩擦疊焊是將一系列螺柱塞入預(yù)鉆焊孔焊接、縫合成為完整焊縫，所以可以適應(yīng)很大的厚度，這對于壁厚通常較大的海洋平臺、海底管的維修是非常突出的技術(shù)優(yōu)勢。因為摩擦疊焊可以適應(yīng)很大的厚度,這對于壁厚通常較大的海洋平臺、海底管的修復(fù)是非常突出的技術(shù)優(yōu)勢。 21世紀(jì)以來,摩擦疊焊成為水下修復(fù)研究的重點。摩擦焊的歷程 水下摩擦疊焊摩擦焊的發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀近年來，隨著工業(yè)發(fā)展，各個行業(yè)乃至高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)對摩擦焊技術(shù)的需求

5、越來越大，為了適應(yīng)各種不同材料、不同焊接接頭形式、不同焊接位置、不同截面大小工件的焊接需求，摩擦焊方法已由傳統(tǒng)的幾種形式發(fā)展到幾十種。目前研究和應(yīng)用較多的新型摩擦焊工藝有：攪拌摩擦焊、慣性摩擦焊、線性摩擦焊及摩擦堆焊等。摩擦焊的發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀(1)航空航天工業(yè) 從70年代起，以美國GE公司為代表，在軍用航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子部件（盤+盤、盤+軸）制造中，率先成功地采用了慣性摩擦焊接技術(shù)。 GE公司生產(chǎn)的TF39航空發(fā)動機的16級壓氣機盤；CMF56航空發(fā)動機的1-2級，4-9級，以及壓氣機軸；F101航空發(fā)動機的1-3級盤與鼓及前軸頸，5-9級盤與鼓及后軸頸等均采用了摩擦焊接工藝，有的還采用了粉末冶金

6、等溫鍛造摩擦焊接組合工藝。API(Udimet700、Astroloy)、In100和Ren95及In718之類的粉末高溫合金盤已成功地采用了慣性摩擦焊接，其焊接接頭性能可達到母材的水平。摩擦焊的發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀 美國Textron Lycoming公司生產(chǎn)的新型大功率T55渦輪噴氣發(fā)動機的前盤與前軸、后軸的連接都是采用盤+軸一體的摩擦焊接結(jié)構(gòu)。P&W公司將摩擦焊接列為80年代發(fā)動機制造中的五項重大焊接技術(shù)之一；德國MTU公司正在開展高壓壓氣機轉(zhuǎn)子等大型部件的摩擦焊接技術(shù)研究；法國海豚發(fā)動機也將摩擦焊接推廣應(yīng)用于減速器錐形齒輪的焊接，等等。國外一些先進的航空發(fā)動機制造公司已將摩擦焊接作為

7、焊接高推重比航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子部件的主導(dǎo)的、典型的和標(biāo)準(zhǔn)的工藝方法。普遍認(rèn)為摩擦焊是可靠、再現(xiàn)性好和可信賴的焊接技術(shù)。摩擦焊的發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀 在飛機制造中，摩擦焊接也展現(xiàn)了新的應(yīng)用前景。AISI4340超高強度鋼因其具有高的缺口敏感性和焊接脆化傾向，當(dāng)用來制造飛機起落架時，國外規(guī)定不允許采用熔化焊接方法施焊，已成功地進行了4340管與4030鍛件起落架、拉桿的摩擦焊接。此外，直升飛機旋翼主傳動軸的NitralloyN合金齒輪與18%高鎳合金鋼管軸的焊接、雙金屬飛機鉚釘、飛機鉤頭螺栓等均采用了摩擦焊接，這表明摩擦焊接技術(shù)已滲透到了飛機重要承力構(gòu)件的焊接領(lǐng)域。摩擦焊的發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀摩擦焊的發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)

8、狀 (2)汽車工業(yè)國外在汽車零配件規(guī)模化生產(chǎn)中，摩擦焊接技術(shù)占有較重要的地位。據(jù)不完全統(tǒng)計，美國、德國、日本等工業(yè)發(fā)達國家的一些著名汽車制造公司，已有百余種汽車零配件采用了摩擦焊接技術(shù)。國內(nèi)外在發(fā)動機雙金屬排氣閥生產(chǎn)中廣泛采用了摩擦焊接技術(shù)將NiCr20TiAl（Nimonic 80)、5Cr21Mn9Ni4(21-4N)、4Cr14Ni14W2Mo之類的高溫合金或奧氏體型耐熱鋼盤部與4Cr9Si2、4Cr10Si2Mo之類的馬氏體型不銹耐熱鋼桿部連接起來形成整體排氣閥，特別適合于空心閥的制造。采用鍛焊復(fù)合結(jié)構(gòu)取代整體鍛造生產(chǎn)汽車半軸在國外已得到廣泛應(yīng)用。摩擦焊的發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀 另外，汽車及工

9、程機械上風(fēng)扇軸支座組件、空心后軸、前懸架、萬向節(jié)組件、凸輪軸、水泵轂和軸、直接離合器鼓和轂組件、后橋殼管、傾斜轉(zhuǎn)向軸、叉、冷卻風(fēng)扇電機殼體和軸、等、中央軸、渦輪增壓器、乘客側(cè)氣囊充氣器、 汽車用扁尾套筒扳手、后懸架臂、空調(diào)機蓄壓器等的制造過程中均可利用摩擦焊接工藝簡化制造工藝和降低生產(chǎn)成本。摩擦焊的發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀新能源汽車水冷套筒件攪拌摩擦焊制造，2011年，中航工業(yè)賽福斯特公司首次將攪拌摩擦焊技術(shù)應(yīng)用于新能源汽車領(lǐng)域，成功實現(xiàn)了某混合動力汽車水冷套筒件的攪拌摩擦焊接，節(jié)約了99%的能量消耗，經(jīng)冷熱環(huán)境下打壓測試，性能高于傳統(tǒng)焊接，可以有效的緩解汽車發(fā)動機過熱的問題。摩擦焊的發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀鋁合

10、金汽車電池托盤攪拌摩擦焊制造鋁合金輪轂焊接專用攪拌摩擦焊設(shè)備摩擦焊的發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀(1)船舶工業(yè) 在1995年，挪威Hydro Marine Aluminium公司就將FSW技術(shù)應(yīng)用于船舶結(jié)構(gòu)件的制造（見圖3），采用攪拌摩擦焊技術(shù)將普通型材拼接，制造用于造船業(yè)的寬幅型材。從1996到1999，已經(jīng)成功焊接了1700塊船舶面板，焊縫總長度超過110km。 在造船領(lǐng)域,攪拌摩擦焊適用面很寬：船甲板、側(cè)板、船頭、殼體、船艙防水壁板和地板,船舶的上層鋁合金建筑結(jié)構(gòu),直升飛機起降平臺,離岸水上觀測站,船舶碼頭,水下工具和海洋運輸工具,帆船的桅桿及結(jié)構(gòu)件,船上制冷設(shè)備用的中空擠壓鋁板等。摩擦焊的發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀 目前國際上，用摩擦焊取代熔焊焊接件用于船舶預(yù)制件已將成為船舶制造綠色化級快速造船的一種趨勢，在這樣的環(huán)境下，中國攪拌摩擦焊中心，對船舶常用的鋁合金進行了相關(guān)工藝試驗研究及相關(guān)產(chǎn)品的預(yù)生產(chǎn)。摩擦焊的發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀總結(jié)縱觀國內(nèi)外摩擦焊發(fā)展現(xiàn)狀，我國與國際先進