整體葉盤線性摩擦焊接設備研制與發展現狀

蘇 宇，馬鐵軍，李文亞，楊夏煒，周 軍，張學軍

（1.西北工業大學材料學院陜西省摩擦焊接工程技術重點實驗室，西安 710072；2.機械科學研究院哈爾濱焊接研究所，哈爾濱150028；3.北京航空材料研究院，北京100095）

蘇 宇

西北工業大學碩士研究生，主要從事與摩擦焊相關的研究工作。

線性摩擦焊（Linear Friction Welding，LFW）是摩擦焊技術的一種，其焊接原理如圖1（a）所示。摩擦副中一側的工件被往復機構驅動，在軸向壓力作用下相對于另一側被夾緊的工件沿焊接面上某一方向以一定的振幅和頻率作直線往復相對運動，從而產生大量摩擦熱使焊接面軟化形成粘塑性金屬層，金屬層不斷被擠出形成飛邊，當接頭達到一定縮短量時兩焊件迅速對中并施加頂鍛壓力完成焊接。

LFW能夠實現非軸對稱復雜截面同質及異質材料的固相連接，有效避免熔焊中易出現的偏析、裂紋、氣孔等缺陷，成為目前國際公認的理想的航空發動機整體葉盤焊接制造與維修關鍵技術[1]。圖1（b）是Rolls-Royce公司焊接的EJ200發動機風扇整體葉盤[2]。此外，LFW拓展了旋轉摩擦焊的應用范圍，能夠解決傳統熔焊方法或其他摩擦焊難焊或無法焊接的部件，可用于貴金屬復雜零件的預成形。圖1（c）為TWI開發的LFW近終型結構件[3]，被關橋院士稱為“塊體組焊固相增材制造技術”[4]。LFW的潛在應用包括渦輪、齒輪、導電板及雙金屬鑿刃，也可用來焊接大截面的塑料部件，以及塑料或金屬的復合焊件[5]，在滑輪發電機、渦輪增壓器等方面也有推廣應用價值[6]，因此在航空航天及其他制造領域結構整體化設計與制造中應用前景非常廣闊。……