9.4 认识摩擦焊（课件）-高一-《焊接方法与工艺》同步精品课堂（机工版·第2版）

《焊接方法与工艺》（第2版）机械工业出版社 同步精品课程——中职专业课 模块九 其他焊割方法及工艺 9.4 认识摩擦焊 知识目标 1.了解摩擦焊的原理和特点。 2.了解搅拌摩擦焊工艺特点。 能力目标 了解摩擦焊的原理、特点、工艺及焊接过程，并会准确应用 情感目标 通过学习，培养学生善于发现问题、解决问题的能力，培养学生的工匠精神、职业素养、安全意识，为实践奠定基础。 三维目标 教学重难点 重点：摩擦焊原理 难点：摩擦焊方法 旧知回顾 01 1.碳弧气刨的原理和特点是什么？ 2.碳弧气刨的工艺有哪些？应如何选择 3.碳弧气刨常应用于哪些领域？ 情景导入 01 下图所示的焊接方法大家是否见过？该方法原理如何？有何特点？适用于哪些材料的焊接？ 情景导入 摩擦焊是利用工件表面相互摩擦所产生的热，使端部达到热塑性状态，然后迅速顶锻， 完成焊接的一种压焊方法。 目前在航空航天、石油钻 探、切削工具、汽车拖拉机和工程机械等工业部门得到了应用。 本任务就是认识摩擦焊，即了解摩擦焊原理、特点及方法等内容。 02 一、摩擦焊的原理 新知学习——相关知识 请同学们观看视频，了解摩擦焊的原理及焊接过程。 02 从焊接过程可以看出，摩擦焊接头是在被焊金属熔点以下形成的，所以摩擦焊属于固相 焊接。 特点：具有相当高的焊接效率。摩 擦焊过程中无需加任何填充金属，也不需焊剂和保护气体，因此，摩擦焊也是一种低耗材的 焊接方法。 一、摩擦焊的原理 新知学习——相关知识 02 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。 二、摩擦焊的分类 新知学习——相关知识 问题思考 阅读课本，了解常见摩擦焊的原理，讨论并判断下图所示分别为何种摩擦焊，判断依据是什么？ 02 二、摩擦焊的分类 新知学习——相关知识 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。 02 二、摩擦焊的分类 新知学习——相关知识 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。 02 二、摩擦焊的分类 新知学习——相关知识 3.搅拌摩擦焊 搅拌摩擦焊 (FSW) 是一种新型的固相连接技术。 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。 02 二、摩擦焊的分类 新知学习——相关知识 3.搅拌摩擦焊 搅拌摩擦焊过程通常分为四步 1)旋转 2)压入 3)停留 4)平移 课后拓展 除了前面所讲的三种摩擦焊方法，尝试了解其他摩擦焊的原理、焊接过程及适用范围。 02 连续驱动摩擦焊工艺参数 新知学习——知识拓展 思考：不同摩擦焊的参数有哪些？应如何选择？以连续驱动摩擦焊为例进行拓展分析。 02 连续驱动摩擦焊工艺参数 新知学习——知识拓展 1.转速和摩擦压力 当工件直径一定时,转速代表摩擦速度。为使变形层加热到材料的焊接温度，必须高于临界摩擦速度。低碳钢的临界速度为0.3m/ s左右，平均摩擦速度为0.6~-3m / s。 转速升高，深塑区移向圆心。转速降低，形成不对称的肥大飞边。为了产生足够的加热功率,保证焊接表面的全面接触,压力不能太小。稳定摩擦阶段，压力增大时，摩擦扭矩增大，深塑区增宽，并移向外圆，形成粗大不对称飞边。 02 连续驱动摩擦焊工艺参数 新知学习——知识拓展 2.摩擦时间 摩擦时间影响接头的温度、温度场和质量。如果时间短，则界面加热不充分，接头温度和温度场不能满足焊接要求;如果时间长，则消耗能量多，热影响区大，高温区金属易过热，变形大，飞边也大，消耗材料多。碳钢工件的摩擦时间一般在1～40s范围内。 3.摩擦变形童 摩擦变形量与转速、摩擦压力、摩擦时间、材质的状态和变形抗力有关，要得到牢靠的接头，必须有一定的变形量,通常选取的范围为1～10mm。 02 连续驱动摩擦焊工艺参数 新知学习——知识拓展 4.顶锻变形量和顶锻变形速度 顶锻变形量是顶锻压力作用结果的具体反映。顶锻变形量一般选取1～6mmo 顶锻