专题二十五 认识摩擦焊（教案）- 浙江省职教高考《焊接方法与工艺》专题复习讲练测

专题二十五.认识摩擦焊（讲义）-《焊接方法与工艺》专题复习讲练测 [考纲要求] 1.理解摩擦焊的原理：摩擦焊是一种利用摩擦热产生焊接热量，并通过塑性流动和冷却形成焊缝的焊接方法。它通过对工件施加压力，并在工件表面产生热摩擦以提高温度，实现材料的焊接。 2.掌握摩擦焊的分类：摩擦焊可以分为线能量摩擦焊、环能量摩擦焊、搅拌摩擦焊等不同类型。线能量摩擦焊通过电机带动工件相对运动，实现焊接。 3.熟悉摩擦焊的特点：高效率、无需填充材料、物理连接、适合焊接非晶态材料和难焊材料 4.了解摩擦焊的应用领域：摩擦焊广泛应用于航空航天、汽车制造、轨道交通、电子器件制造等领域。 5.理解摩擦焊的优点和局限性：摩擦焊的优点包括焊接速度快、焊缝质量高、无烟尘污染等。但也存在一些局限性，如设备成本高、焊接厚度受限等。 [课时安排] 2课时 [知识梳理] 一、摩擦焊的原理 在压力作用下，待焊界面通过相对运动进行摩擦，机械能转变为热能。对于给定的材料，在足够的摩擦压力和足够的相对运动速度条件下，被焊材料的温度不断上升。随着摩擦过程的进行，工件产生一定的塑性变形量，在适当时刻停止工件间的相对运动，同时施加较大的顶锻力并维持一定的时间，即可实现材料间的固相连接。 二、摩擦焊的分类 摩擦焊根据工件相对运动形式和工艺特点分类，其中连续驱动摩擦焊、惯性摩擦焊和搅拌摩擦焊应用较多。 1.连续驱动摩擦焊 焊接时，两待焊工件分别固定在旋转夹具(通常轴向固定)和移动夹具内。工件被夹紧后，移动夹具持工件向旋转端移动，旋转端工件开始旋转，待两边工件接触后开始摩擦加热，当达到一定摩擦时间或摩擦缩短量(又称摩擦变形量)时停止旋转，开始顶锻并维持一定时间以便接头牢固连接，最后夹具松开、退出，取出工件，焊接过程结束。 2.惯性摩擦焊 惯性摩擦焊时，工件的旋转端被夹持在飞轮里，焊接过程开始时，首先将飞轮和工件的旋转端加速到一定的转速，然后飞轮与主电动机脱开，同时，工件的移动端向前移动，工件接触后，开始摩擦加热。在摩擦加热过程中，飞轮受摩擦扭矩的制动作用，转速逐渐降低，当转速为零时，焊接过程结束。 3.搅拌摩擦焊 搅拌摩擦焊(FSW)是一种新型的固相连接技术，由英国焊接研究所于1991年发明。搅拌摩擦焊最初应用于铝合金，随着研究的深入，搅拌摩擦焊适用材料的范围正在逐渐扩展。除了铝合金以外，还可以用于镁、铜、钛、钢等金属及其合金的焊接。搅拌摩擦焊是一种公认的最具潜力和应用前景的先进连接方法。 搅拌摩擦焊的原理，一个带有轴肩和搅拌针的特殊形状的搅拌工具旋转着插入被焊工件，通过搅拌工具与工件的摩擦产生热量，把工件加热到塑性状态，然后搅拌工具带动塑化材料沿着焊缝运动，在搅拌工具高速旋转摩擦和挤压作用下形成固相连接的接头。 三、摩擦焊的特点 1.摩擦焊的优点 (1)接头质量高。摩擦焊属固态焊接，正常情况下，接合面不发生熔化，焊接区金属不产生与熔化和凝固相关的焊接缺陷；压力与扭矩的力学冶金效应使得晶粒细化、组织致密、夹杂物弥散分布。 (2)适合异种材质的连接。对于通常认为不可组合的金属材料如铝一钢、铝一铜、钛一铜等都可进行焊接。一般来说，凡是可以进行锻造的金属材料都可以进行摩擦焊接。 (3)生产效率高。 发动机排气门双头自动摩擦焊机的生产率可达800～1200件/h。 (4)尺寸精度高。用摩擦焊生产的柴油发动机预燃烧室，全长误差为±0.1mm，专用机可保证焊后的长度偏差为±0.2mm，偏心度为0.2mm。 (5)设备操作简单。设备易于实现机械化、自动化，操作简单。 (6)环境清洁。 工作时不产生烟雾、弧光以及有害气体等。 (7)生产费用低。与闪光焊相比，电能节约5～10倍；焊前工件不需特殊加工清理；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。 2.摩擦焊的缺点与局限性 1)对非圆形截面焊接较困难，所需设备复杂；对盘状薄零件和薄壁管件，由于不易夹 固，施焊也很困难。 2)焊机的一次性投资较大，大批量生产时才能降低生产成本。 [真题练讲] 1.(2017年浙江省统一考试) 旋转摩擦焊适用于以下哪种焊接类型？ A同种金属焊接 B异种金属焊接 C铜和铝焊接 D不适用于任何焊接类型 解析：正确答案是A。旋转摩擦焊适用于同种金属焊接。 2.(2016年山东省统一考试) 在摩擦焊过程中，焊缝的强度主要取决于以下哪个因素？ A温度的高低 B塑性变形的大小 C压力的大小 D摩擦时间的长短 解析：正确答案是B。焊缝的强度主要取决于塑性变形的大小。 3.(2018年青海省统一考试) 搅拌摩擦焊与其他摩擦焊的主要区别是什么？ A施加的压力更大 B使用的工具不同 C温度更高 D焊接速度更快 解析：正确答案是