李 峰

（湖北汽车工业学院 机械工程系，湖北 十堰 442002）

1 概述

摩擦焊是一种基于摩擦热的压力焊方法。其基本原理是在外力作用下，利用焊件接触面之间的相对摩擦运动和塑性流动产生的热量，使接触面积及其近缝区金属达到塑性状态并产生适当的宏观塑性变形，通过两侧材料间的相互扩散和动态再结晶而完成焊接。

1.1 基本过程

摩擦焊一般分为四个基本过程。焊前，待焊的一对焊件，一个夹持于旋转夹具成为旋转焊件；另一个夹持于移动夹具称为移动焊件。焊接时，旋转焊件在电机驱动下开始高速旋转，移动焊件在轴向力作用下逐步向旋转焊件靠拢如图1所示。

图1 摩擦焊接的基本过程一

两侧焊件接触并压紧后，摩擦界面上的一些微凸体首先发生粘结和剪切，并产生摩擦热，如图2所示。

图2 摩擦焊接的基本过程二

随着实际接触面积的增大，摩擦扭矩迅速升高，摩擦界面温度也随之上升，摩擦界面逐渐被一层高温粘塑性金属所覆盖。这时，两侧焊件的相对运动实际上已发生在高温粘塑性金属内部，产热机制已由初期的摩擦产热转变为粘塑性金属层内的塑性变形产热。在热激活作用下，这层粘塑性金属发生动态再结晶，使变形抗力降低，故摩擦扭矩上升到一定高度后逐渐降低。随着摩擦热向两侧焊件的传导，焊接面两侧的温度亦逐渐升高，在轴向压力作用下，焊合区金属发生径向塑性流动，形成飞边如图3所示。

图3 摩擦焊接的基本过程三