搅拌摩擦焊和熔化焊焊接性能有哪些不同

1. 摩擦焊接技术的特点有哪些什么是摩擦焊

摩擦焊接技术的特点
⑴固态焊接
摩擦焊接过程中，被焊材料通常不熔化，仍处于固相状态，焊合区金属为锻造组织(图5-4)。与熔化焊接相比，在焊接接头的形成机制和性能方面，存在着显著区别。首先，摩擦焊接头不产生与熔化和凝固冶金有关的一些焊接缺陷和焊接脆化现象，如粗大的柱状晶、偏析、夹杂、裂纹和气孔等；其次，轴向压力和扭矩共同作用于摩擦焊接表面及其近区，产生了一些力学冶金效应，如晶粒细化、组织致密、夹杂物弥散分布，以及摩擦焊接表面的“自清理”作用等；再者，摩擦焊接时间短，热影响区窄，热影响区组织无明显粗化。上述三方面均有利于获得与母材等强的焊接接头。这一特点是决定摩擦焊接头具有优异性能的关键因素。
⑵广泛的工艺适应性
上述特点亦决定了摩擦焊接对被焊材料具有广泛的工艺适应性。除传统的金属材料外，还可焊接粉未合金、复合材料、功能材料、难熔材料等新型材料，并且特别适合于异种材料，如铝—铜、铜—钢、高速钢—碳钢、高温合金—碳钢等的焊接，甚至陶瓷—金属、硬质合金—碳钢、钨铜粉末合金—铜等性能差异非常大的异种材料亦可采用摩擦焊接方法连接。因此，为了降低结构成本或充分发挥不同材料各自性能优势而采用异种材料结构时，摩擦焊接是解决连接问题的优选途径之一。对某些新材料，如高性能航空发动机转子部件采用的U700高铝高钛镍基合金和飞机起落架采用的AISI4340(300M)超高强钢等，由于合金元素含量较高，采用熔化焊接可能在焊接或焊后热处理过程中产生裂纹，熔焊焊接性较差，而摩擦焊接已被确认为是焊接这类材料最可靠的焊接方法。
摩擦焊接还具有广泛的结构尺寸和接头形式适应性。现有的摩擦焊机可以焊接截面积为1~161 000 mm2的中碳钢工件。可用于管对管、棒对棒、棒对管、棒(管)对板的焊接，也可将管和棒焊接到底盘及突出部位，在任何位置都可以实现准确定位。
⑶焊接过程可靠性高
摩擦焊接过程完全由焊接设备控制，人为因素影响很小。焊接过程中所需控制的焊接参数较少，只有压力、时间、速度和位移。特别对国外广泛采用的惯性摩擦焊接，当飞轮转速被设定时，实际上只需控制轴向压力一个参数，易于实现焊接过程和焊接参数的自动控制，以及焊接设备的自动化，从而使焊接操作十分简便，焊机运行和焊接质量的可靠性、重现性大大提高。将计算机技术引入到摩擦焊接过程控制中，对焊接参数进行实时检测与闭环控制，可进一步提高摩擦焊接过程的控制精度与可靠性。摩擦压力控制精度可达±0.3MPa，主轴转速控制精度可达±0.1%。
⑷焊件尺寸精度较高
由于摩擦焊接为固态连接，其加热过程具有能量密度高、热输入速度快以及沿整个摩擦焊接表面同步均匀加热等特点，故焊接变形较小。在保证焊接设备具有足够大的刚性、焊件装配定位精确以及严格控制焊接参数的条件下，焊件尺寸精度较高。焊接接头的长度公差和同轴度可控制在±0.25 mm左右。
⑸高效
据美国G.E.公司(即通用电气公司)报道[8]，采用惯性摩擦焊接TF39航空发动机大截面、薄壁(直径为610 mm，壁厚为3.8 mm)压气机盘时，其焊接循环时间仅需3 s左右；美国HUGHES(休斯)公司焊接高强度、大截面石油钻杆(直径127 mm，壁厚为15 mm)的焊接循环时间也只需15 s左右。一般说来，摩擦焊接的生产效率要比其它焊接方法高一倍至一百倍，非常适合于大批量生产。若配备有自动上下料及焊前、焊后辅助工序的机械化装置，生产效率会进一步提高。
⑹低耗
摩擦焊接不需要特殊的焊接电源，所需能量仅为传统焊接工艺的20%左右，亦不需要填加其它消耗材料，如焊条、焊剂、电极、保护气体等，因此是一种节能、低耗的连接工艺。
⑺清洁
摩擦焊接过程中不产生火花、飞溅、烟雾、弧光、高频和有害气体等对环境产生影响的污染源，是一种清洁的生产工艺。
另外，摩擦焊接还具有易于操作、对焊接面要求不高等优点。其局限性是受被焊零件形状的限制，即摩擦副中一般至少要求一个零件是旋转件。目前主要用于圆柱形轴心对称零件的焊接。但近期研究的相位控制摩擦焊接、线性摩擦焊接、搅拌摩擦焊接等成功地解决了轴心不对称且具有相位要求的非圆柱形构件乃至板件对接等焊接问题，进一步扩大了摩擦焊接的应用范围。
总之，摩擦焊接是一种优质、高效、低耗、清洁的先进焊接制造工艺，在高新技术产业和传统产业部门具有巨大的技术潜力和广阔的市场应用前景。通过与计算机、信息处理、软件、自动控制、过程模拟、虚拟制造等高技术的紧密结合，摩擦焊接正在以高新技术面貌展现在人们面前。

2. 谁知道，搅拌摩擦焊的优点

搅拌摩擦焊来是一种绿色环保、自不需要焊料、可直接焊透、可自动化机械焊接的固相焊接革新技术。
1）、非熔化，固相焊接。
搅拌摩擦焊的焊接温度较低，只是受热软化成为热塑性状态而不熔化。
2）、绿色环保，健康安全。
搅拌摩擦焊不会产生高温和有毒的气体，对操作者的健康和工作环境友好很多。
3）、不需要焊料、成本低廉。
搅拌摩擦焊不需要焊料，为企业节约了不少成本，因为高端焊料往往都是非常昂贵的。
4）、冶金融合，焊接强度高。
搅拌摩擦焊，旋转使材料受热变软（熔点下），将材料塑化并被搅拌混合，经过回复与再结晶过程实现冶金熔合。强度接近母材。
5）、可实现自动化机械焊接
搅拌摩擦焊可以用特定的公式相当准确的计算出焊接热及其引发的工件热变形，从而为事前的补偿和事后的纠正，提供了几乎不依赖操作者经验的定量的依据。搅拌摩擦焊设备的自动化就变得颇为容易。

3. 什么是搅拌摩擦焊，搅拌摩擦焊有哪些特点

搅拌摩擦焊的定义
搅拌摩擦焊是搅拌头高速旋转并与被焊工件摩擦，产生热量形成热塑性层，搅拌头与工件相对运动，在搅拌头前面不断形成的热塑性金属转移到搅拌头后面，填满后面的空腔，从而形成连接的方法。
搅拌头由特型指棒、夹持器和圆柱体组成。焊接开始时，搅拌头高速旋转，特型指棒迅速钻入被焊板材的焊缝，与特型指棒接触处的金属摩擦生热，形成了很薄的热塑性层。当特型指棒钻入工件表面以下时，部分金属被挤出表面，轴肩与被焊工件表面摩擦产生热量。又由于背面垫板的密封作用，不断地产生热塑性金属形成焊缝。在整个过程中空腔的产生于填满连续进行，焊缝区金属经历这被挤压、摩擦生热、塑性变形、转移、扩散、再结晶等过程。
搅拌摩擦焊的特点
搅拌摩擦焊除了可以焊接普通熔焊方法难以焊接的材料外，还有以下优点
1）焊接温度低，即使在长焊缝情况下也是如此。
2）固相连接，不产生类似熔焊街头的铸造组织缺陷。接头各种力学性能，比如疲劳、弯曲、拉伸等指标好。
3）焊前、焊后辅助修补工时较少，生产成本大幅度降低。焊接过程中的搅拌和摩擦可有效去除工件表面氧化膜及附着杂质，减少了清理步骤。
4）焊接过程不需要添加保护气体和焊料。
5）能够进行全位置焊接，适应性好，效率高，
操作简单，易于实现自动化。
6）无烟尘、辐射、飞溅、噪声及弧光等有害物质产生，是一种环保型链接方法。

4. 摩擦焊接的优缺点有哪些

优点：

1、快速、灵活;

2、焊接过程稳定并且可复验;

3、焊接质量优异内，不必依赖熟练容焊工;

4、可将准备工作量降到最低;

5、无需焊剂或保护气体;

6、对环境有利，不会产生焊接烟气或其它气体。

缺点：

靠工件旋转实现，焊接非圆截面较困难。盘状工件及薄壁管件，由于不易夹持也很难焊接。受焊机主轴电机功率的限制，目前摩擦焊可焊接的最大截面为20000mm2。摩擦焊机一次性投资费用大，适于大批量生产。

5. 摩擦焊接技术的特点有哪些

摩擦焊接技术的特点
⑴固态焊接
摩擦焊接过程中，被焊材料通常不熔化，仍处于固相状态，焊合区金属为锻造组织(图5-4)。与熔化焊接相比，在焊接接头的形成机制和性能方面，存在着显著区别。首先，摩擦焊接头不产生与熔化和凝固冶金有关的一些焊接缺陷和焊接脆化现象，如粗大的柱状晶、偏析、夹杂、裂纹和气孔等；其次，轴向压力和扭矩共同作用于摩擦焊接表面及其近区，产生了一些力学冶金效应，如晶粒细化、组织致密、夹杂物弥散分布，以及摩擦焊接表面的“自清理”作用等；再者，摩擦焊接时间短，热影响区窄，热影响区组织无明显粗化。上述三方面均有利于获得与母材等强的焊接接头。这一特点是决定摩擦焊接头具有优异性能的关键因素。
⑵广泛的工艺适应性
上述特点亦决定了摩擦焊接对被焊材料具有广泛的工艺适应性。除传统的金属材料外，还可焊接粉未合金、复合材料、功能材料、难熔材料等新型材料，并且特别适合于异种材料，如铝—铜、铜—钢、高速钢—碳钢、高温合金—碳钢等的焊接，甚至陶瓷—金属、硬质合金—碳钢、钨铜粉末合金—铜等性能差异非常大的异种材料亦可采用摩擦焊接方法连接。因此，为了降低结构成本或充分发挥不同材料各自性能优势而采用异种材料结构时，摩擦焊接是解决连接问题的优选途径之一。对某些新材料，如高性能航空发动机转子部件采用的U700高铝高钛镍基合金和飞机起落架采用的AISI4340(300M)超高强钢等，由于合金元素含量较高，采用熔化焊接可能在焊接或焊后热处理过程中产生裂纹，熔焊焊接性较差，而摩擦焊接已被确认为是焊接这类材料最可靠的焊接方法。
摩擦焊接还具有广泛的结构尺寸和接头形式适应性。现有的摩擦焊机可以焊接截面积为1~161 000 mm2的中碳钢工件。可用于管对管、棒对棒、棒对管、棒(管)对板的焊接，也可将管和棒焊接到底盘及突出部位，在任何位置都可以实现准确定位。
⑶焊接过程可靠性高
摩擦焊接过程完全由焊接设备控制，人为因素影响很小。焊接过程中所需控制的焊接参数较少，只有压力、时间、速度和位移。特别对国外广泛采用的惯性摩擦焊接，当飞轮转速被设定时，实际上只需控制轴向压力一个参数，易于实现焊接过程和焊接参数的自动控制，以及焊接设备的自动化，从而使焊接操作十分简便，焊机运行和焊接质量的可靠性、重现性大大提高。将计算机技术引入到摩擦焊接过程控制中，对焊接参数进行实时检测与闭环控制，可进一步提高摩擦焊接过程的控制精度与可靠性。摩擦压力控制精度可达±0.3MPa，主轴转速控制精度可达±0.1%。
⑷焊件尺寸精度较高
由于摩擦焊接为固态连接，其加热过程具有能量密度高、热输入速度快以及沿整个摩擦焊接表面同步均匀加热等特点，故焊接变形较小。在保证焊接设备具有足够大的刚性、焊件装配定位精确以及严格控制焊接参数的条件下，焊件尺寸精度较高。焊接接头的长度公差和同轴度可控制在±0.25 mm左右。
⑸高效
据美国G.E.公司(即通用电气公司)报道[8]，采用惯性摩擦焊接TF39航空发动机大截面、薄壁(直径为610 mm，壁厚为3.8 mm)压气机盘时，其焊接循环时间仅需3 s左右；美国HUGHES(休斯)公司焊接高强度、大截面石油钻杆(直径127 mm，壁厚为15 mm)的焊接循环时间也只需15 s左右。一般说来，摩擦焊接的生产效率要比其它焊接方法高一倍至一百倍，非常适合于大批量生产。若配备有自动上下料及焊前、焊后辅助工序的机械化装置，生产效率会进一步提高。
⑹低耗
摩擦焊接不需要特殊的焊接电源，所需能量仅为传统焊接工艺的20%左右，亦不需要填加其它消耗材料，如焊条、焊剂、电极、保护气体等，因此是一种节能、低耗的连接工艺。
⑺清洁
摩擦焊接过程中不产生火花、飞溅、烟雾、弧光、高频和有害气体等对环境产生影响的污染源，是一种清洁的生产工艺。
另外，摩擦焊接还具有易于操作、对焊接面要求不高等优点。其局限性是受被焊零件形状的限制，即摩擦副中一般至少要求一个零件是旋转件。目前主要用于圆柱形轴心对称零件的焊接。但近期研究的相位控制摩擦焊接、线性摩擦焊接、搅拌摩擦焊接等成功地解决了轴心不对称且具有相位要求的非圆柱形构件乃至板件对接等焊接问题，进一步扩大了摩擦焊接的应用范围。
总之，摩擦焊接是一种优质、高效、低耗、清洁的先进焊接制造工艺，在高新技术产业和传统产业部门具有巨大的技术潜力和广阔的市场应用前景。通过与计算机、信息处理、软件、自动控制、过程模拟、虚拟制造等高技术的紧密结合，摩擦焊接正在以高新技术面貌展现在人们面前。

6. 摩擦焊接的优缺点有哪些

优点：

1、快速、灵活;

2、焊接过程稳定并且可复验;

3、焊接质量优异，不必依赖熟练专焊工;

4、可将准备工作量降到属最低;

5、无需焊剂或保护气体;

6、对环境有利，不会产生焊接烟气或其它气体。

缺点：

靠工件旋转实现，焊接非圆截面较困难。盘状工件及薄壁管件，由于不易夹持也很难焊接。受焊机主轴电机功率的限制，目前摩擦焊可焊接的最大截面为20000mm2。摩擦焊机一次性投资费用大，适于大批量生产。

7. 搅拌摩擦焊的优缺点

摩擦焊可以方便地连接同种或异种材料，包括金属、部分金属基复合材料、陶瓷及塑料。由于其生产率高、质量好获得了广泛的工程应用，但焊接的对象主要是回转形零件，虽然也有其它形式的摩擦焊技术出现，以克服被焊工件几何形状的限制或提高生产率，如相位摩擦焊、径向摩擦焊、线性摩擦焊等，但实际应用很少。

搅拌摩擦焊主要优点如下：

(1)焊接接头热影响区显微组织变化小．残余应力比较低，焊接工件不易形；
(2)能一次宪成较长焊缝、大截面、不同位置的焊接．接头高：
(3)操作过程方便实现机械化、自动化，设备简单，能耗低，功效高：
(4)无需添加焊丝，焊铝合金时不需焊前除氧化膜，不需要保护气体，成本低；
(5)可焊热裂纹敏感的材料，适合异种材料焊接：
(6)焊接过程安全、无污染、无烟尘、无辐射等。

搅拌摩擦焊缺点：焊接工件必须刚性固定，反面应有底板；焊接结束搅拌探头提出工件时，焊缝端头形成一个键孔，并且难以对焊缝进行修补：工具设计、过程参数和机械性能数据只在有限的合金范围内可得：在某种情况下，如特殊领域中要考虑腐蚀性能、残余应力和变形时，性能需进一步提高才可实际应用；对板材进行单道连接时，目前焊速不是很高：搅拌头的磨损消耗太快等．

8. 金属搅拌摩擦焊接头组成及各区域组成与熔化焊有何区别

基于焊缝组织晶粒和析出强化相的微观结构特点，可以把搅拌摩擦专焊焊缝分为4个明属显的区域：焊核区、热力影响区、热影区以及母材。
熔化焊可以分为：焊缝、 熔合区 、热影响区 、母材。
焊核区材料经受的严重变形和摩擦热，由晶粒尺寸为1-15μm不等的细小等轴再结晶组织组成，是锻造组织。（搅拌摩擦焊）
焊缝金属由于受的热明显，组织形态不同材料有不同的组成，有些粗大的树枝晶，但可以肯定是比搅拌摩擦焊焊核中组织尺寸要大。
在母材和焊核区之间是搅拌摩擦焊特有的热力影响区。热力影响区的特征是存在高度变形的结构。焊核区周围母材晶粒被拉长变形，尽管热力影响区也经历了塑性变形，却由于没有足够大的应力，不发生再结晶。（搅拌摩擦焊）
熔合区：是熔化焊中脆弱区域。
热影响区只受热的影响，保持与母材相同晶粒结构，但是受温度的影响，晶粒的尺寸有明显的长大和强化相的粗化，热影响区所经历的温度对其所包含的亚晶影响较小。（搅拌摩擦焊）
熔化焊中的热影响区组织复杂，也是比较脆弱的区域。

9. 搅拌摩擦焊接是什么技术为什么是大型火箭及航天的焊接新宠这种焊接和其他如激光焊接有什么区别

搅拌摩来擦焊是一种新技术，自在铝、铜等低熔点低硬度金属焊接上有优势。
它是通过摩擦使金属产生的热量进行焊接的，与传统摩擦焊的区别在于，它不仅摩擦金属表面，同时用一根搅棍插入到金属内部进行摩擦（搅拌），使焊接的深度以及结合深度大大提高。
搅拌摩擦焊不用焊丝，热影响范围小，特别适合易开裂、易变形的场合。
目前这种技术的应用范围有限，主要是航空航天领域在探索应用。