線性摩擦焊接技術(shù)研究進(jìn)展與展望

徐志慶

青島安裝建設(shè)股份有限公司 山東 青島 266042

引言：線性摩擦焊接相較于傳統(tǒng)焊接技術(shù)而言,該技術(shù)更環(huán)保可靠,焊接質(zhì)量優(yōu)異,特別就是摩擦焊技術(shù)比較低,可靠性強(qiáng),特別是焊縫鍛造組織缺陷也比較的少一些,同時(shí)對于一部分方形等都可以很好的克服慣性摩擦,提高焊接質(zhì)量、水平,另外,該技術(shù)是目前解決大型航空發(fā)動機(jī)整體葉盤焊接難題的主要技術(shù)之一。另外,英國在關(guān)于線性摩擦焊接技術(shù)方面,也取得比較大的成就,并不單單只是應(yīng)用于航空發(fā)動機(jī)焊接方面,同時(shí)也應(yīng)用于類似于高精度金屬與塑料焊接之中,可提高焊接質(zhì)量。

一、線性摩擦焊接技術(shù)優(yōu)勢

(一)焊接效率較高,材料損耗相對較小。線性摩擦焊接技術(shù)是在傳統(tǒng)焊接技術(shù)基礎(chǔ)上,進(jìn)行創(chuàng)新后而研發(fā)出來的新焊接技術(shù),該技術(shù)最大的特點(diǎn)便是加工效率比較高,材料的損耗相對的又相對較小,即制造成本相對的比較低廉[1]。主要還是因?yàn)榫€性摩擦焊接技術(shù)優(yōu)化了焊接技術(shù)。這也使得該技術(shù)可以節(jié)省很多的金屬生產(chǎn)材料,可大大的提高金屬的焊接利用效率,人參與其中的因素,相對的還是比較少,所以可以完全保證焊接質(zhì)量與效率,同時(shí)參數(shù)控制也比較的靈活、簡單。

諸如：焊接時(shí)候可以人為的進(jìn)行調(diào)整,可以設(shè)置焊接壓力、焊接時(shí)間、焊接頻率等,所以,該焊接技術(shù)的可靠性還是比較高一些的,使焊接技術(shù)大幅的減少了,明顯的提高了焊接效率。

(二)焊接質(zhì)量比較高,不容易出現(xiàn)脆化現(xiàn)象。由于線性摩擦焊接技術(shù)是采用了自動化焊接技術(shù),使該技術(shù)在焊接的過程中不受人為因素影響,故采用該技術(shù)來進(jìn)行焊接可明顯的提高焊接技術(shù),同時(shí)焊接的過程中不會引起融化、凝固等常見的焊接缺陷的出現(xiàn),不會出現(xiàn)脆化的情況出現(xiàn)。這主要還是因?yàn)榧訜釙r(shí)間相對比較短暫,熱區(qū)也比較的狹窄,使材料組織表面不會出現(xiàn)太明顯的粗化的情況出現(xiàn)。在焊接類似于各種鋁材料或者是鈦合金材料的時(shí)候,也更顯示出該焊接技術(shù)獨(dú)一無二的優(yōu)越性[2]。

二、線性摩擦原理與接頭阻止特點(diǎn)

上世紀(jì)六十年代伊始,英國就已經(jīng)開始著手于線性摩擦焊接技術(shù)的研究,其中,Jack Searle在經(jīng)過研究后就提出了關(guān)于采用創(chuàng)新性的非圓形焊接技術(shù)方案,該原理一經(jīng)提出便受到很多技術(shù)研究人員高度關(guān)注。當(dāng)然,在那個(gè)時(shí)期里,該技術(shù)還處于停滯階段,處于研究階段,直到上世紀(jì)八十年代中期,經(jīng)過多位技術(shù)研究人員努力之后非圓形件摩擦焊原理才最終付諸于實(shí)踐之中,使得該技術(shù)能夠廣泛的應(yīng)用于不同的領(lǐng)域當(dāng)中。該技術(shù)的振動部分其實(shí)就是整個(gè)焊接機(jī)的核心部分,主要是根據(jù)了震動實(shí)現(xiàn)所選取的激勵(lì)方法。目前,線性摩擦技術(shù)大致上可分為液壓式、機(jī)械式、電磁式。具體特點(diǎn)如下：

(一)液壓式線性摩擦焊接技術(shù)。這種液壓式線性摩擦焊接技術(shù)應(yīng)用原理比較簡單,主要還是利用伺服閥為移動夾具油缸兩側(cè)提供液壓油,這便使得工件兩邊來回往返的進(jìn)行運(yùn)動,還有就是軸向加壓頂鍛。這種技術(shù)最大的難點(diǎn)就是工件運(yùn)動過程中會長不小的熱量,于是就會導(dǎo)致材質(zhì)出現(xiàn)膨脹,繼而導(dǎo)致焊接參數(shù)發(fā)生改變,這就會直接影響到焊接質(zhì)量,不能令人所滿意。

(二)機(jī)械式線性摩擦焊接技術(shù)。機(jī)械式線性摩擦焊機(jī)是一種特殊的焊接機(jī),與傳統(tǒng)焊接機(jī)對比最大不同是該焊接機(jī)主要利用旋轉(zhuǎn)式電機(jī)來進(jìn)行工作,再加上將旋轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)換為往復(fù)式運(yùn)動機(jī)構(gòu),內(nèi)部構(gòu)造比較簡單,目前歐美一部分國家已經(jīng)將該技術(shù)運(yùn)用到航空發(fā)動機(jī)核心部件焊接之中。

(三)電磁式線性摩擦焊接技術(shù)。電磁式線性摩擦技術(shù)屬于一種開放式焊接夾具及往復(fù)運(yùn)動,主要是利用其內(nèi)部的軸向液壓系統(tǒng)進(jìn)行加壓,然后完成相關(guān)的焊接。該摩擦焊接技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)在于可以很好的控制技術(shù)參數(shù),提高焊接平穩(wěn)性、流暢度。但是,這種焊接技術(shù)依舊還是有著其自身缺點(diǎn),最大不足便是依靠電磁鐵驅(qū)動焊接運(yùn)動,往往存在力度不足問題。所以,這也使得該焊接機(jī)比較局限于塑料等一些導(dǎo)熱性相對比較差的材料,如果導(dǎo)熱性要求較高的材料,就不適合采用該焊接技術(shù)。基于此,焊接技術(shù)人員在焊接的過程中應(yīng)多采取一些方法來做好各項(xiàng)測試工作,同時(shí)開展試驗(yàn)之前應(yīng)加強(qiáng)對材料的了解,如：了解材料的導(dǎo)熱性等。

三、線性摩擦焊接技術(shù)發(fā)展趨勢

從上介紹分析可知,線性摩擦焊接技術(shù)目前已經(jīng)廣泛的應(yīng)用各個(gè)不同領(lǐng)域當(dāng)中,對不同生產(chǎn)領(lǐng)域都具有很重要的促進(jìn)作用,由于我國在這一方面的技術(shù)研究總體起步較晚。所以,一直都落后于歐美發(fā)達(dá)國家。后來,在我國眾多技術(shù)專家大力研究下該技術(shù)還是取得了很大突破,目前我國已經(jīng)將線性摩擦焊接技術(shù)應(yīng)用于多個(gè)不同的領(lǐng)域當(dāng)中。在今后的五年至十年時(shí)間,線性摩擦焊接將在建筑施工領(lǐng)域還將會得到更進(jìn)一步的推廣,尤其是未來的線性摩擦焊接技術(shù)會相比以往更加的先進(jìn),主要體現(xiàn)在技術(shù)更成熟,可提高焊接效率,降低各項(xiàng)焊接成本,環(huán)保性更強(qiáng),必將推進(jìn)各個(gè)行業(yè)生產(chǎn),尤其是建筑行業(yè)的建設(shè)與發(fā)展。