摘要：在航空领域中由于飞机上的构件具有较高的强度和刚度，所以在进行机械装焊时，需要采用较为先进的焊接技术，从而保证其结构的完整性和可靠性，进而提高其工作效率。目前我国大部分的航空发动机的生产厂家都存在着或多或少的焊接缺陷问题，这也是制约着航空工业的发展以及进步的主要因素之一。为了有效地改善这种状况，我们必须对该行业的现状有一个全面地了解，并且对该领域的未来趋势有正确的预测与展望。本文通过分析国内外的一些文献，并结合自己的理解与认识，针对摩擦焊的原理及分类，阐述了摩擦焊的概念、特点，并介绍了摩擦焊的应用范围，希望具有一定参考价值。

关键词：惯性摩擦焊;基础理论;航空工业

引言

在航空工业中，机械摩擦的应用是非常广泛的一种形式，它不仅仅可以用于飞机上的各种零部件的制造和维修，还可应用于其他的一些零件的装配与组装，如发动机、螺旋桨、活塞等。在航空生产过程中，由于受到环境的影响以及材料加工工艺的限制，需要进行大量的焊接工作，这就对焊接的要求越来越高，也使得焊接的难度随之增加。因此研究开发适合的焊接技术，对于促进我国航空事业蓬勃发展具有重要的现实意义。

1惯性摩擦焊基础概念

惯性摩擦焊接是一种典型的搅拌摩擦焊接工艺。卡特彼勒在20世纪60年代早期发明了惯性摩擦焊接。世界著名的惯性摩擦焊接设备制造商是美国MTI公司。惯性摩擦焊接通过待焊接材料之间的摩擦产生热量。在镦粗力的作用下，材料发生塑性变形和流动，然后与母材连接。惯性摩擦焊通常配有飞轮，飞轮可以储存旋转动能，为摩擦工件提供所需能量。惯性摩擦焊前，将工件分别加载到旋转端和滑动端，然后加速旋转端。当旋转端的转速达到预定值时，驱动心轴与旋转端分离。滑动端通常由液压装置驱动并向旋转端移动。工件接触后，开始摩擦，切断飞轮电机电源。当旋转端的转速降低到一定值时，待焊工件开始镦粗。经过一定时间后，滑动端退出，焊接过程结束。在实际生产中，可以通过改变飞轮或组合不同尺寸的飞轮来改变飞轮的转动惯量，从而改变焊接功率和焊接能力。

2惯性摩擦焊接理论

在传统的飞机结构制造中，为了使飞机结构具有良好的动载性能，保证飞机的安全性和使用寿命，主要采用铆接和栓接两种连接方式，很少采用焊接工艺方法进行连接。航空制造商为了应对航空市场激烈的竞争压力，迫切需要提高飞机的产品质量和使用性能，并降低制造成本。采用比强度较高的铝合金材料和先进的制造技术成为关键解决措施。由于摩擦焊过程中的能量转化是以热能的形式进行的;在焊接的时候需要保持一定的温度和压强，这就要求材料必须要有较好的导热性，这样才能保证其在高温下的稳定性和抗腐蚀性。当摩擦力矩达到一定值时，由于摩擦表面的应力大于材料的强度极限，则会导致接触疲劳裂纹的产生;而当摩擦力矩超過了屈服点时则会引起塑性变形，从而使接触区的温度升高，甚至造成局部高温，进而引发热损伤。所以在焊接过程中，我们需要尽可能地避免这种情况的发生和减少，这就要求在进行焊接前，要对焊件的质量和尺寸等参数严格控制，同时还要保证其无裂痕、无氧化、无烧结等缺陷。

3惯性摩擦焊在航空工业领域的应用

3.1降低飞机制造成本

在航空工业领域中，由于焊接的工作环境恶劣，温度高，所以需要焊缝具有耐高温性，同时焊缝的硬度较高，这也就使得焊接过程中容易出现裂纹等现象。随着科学技术的不断进步，航空制造业对焊接材料的要求越来越高，不仅要满足强度和刚度的需求外，还要保证其质量的可靠性和耐磨性。因此为了提高航空制造的效率以及降低生产成本，就必须采用先进的加工设备来进行焊接，从而达到减小裂纹的目的。 国外的一些国家在航空工业领域中已经形成了自己的一套系统，并且在国际上有一定的影响作用。例如：德国的波音公司的发动机制造的飞机上都有一个重要的零件就是FCCS，是催化裂化油浆，主要采用一种高强度的热处理工艺，可以承受很大的压力和振动，所以其具有很强的抗疲劳性能，而且还能抵抗高温的冲击力。美国宇航的客机中，宇航的主轮采用的是TD-R型双焊头，而其他的轴大多数用的是M-R型双焊头。我国的航空企业也开始着手于这方面的研究与应用。

3.2提高飞机制造效率

随着科学技术的进步与创新，以及世界经济一体化的趋势下，中国也开始逐步地向着更高的水平迈进，这就要求我们要不断地提升自己的自主研发能力，从而来提高自身的竞争实力。摩擦焊丝是一种金属材料与一定的压力在特定的温度和压强下的粘结剂，通过摩擦力的作用在工件表面形成的焊缝，它是由一些具有特殊性能的粘结剂组成的混合物（如石墨、陶瓷等），也可以是由碳钢或其他合金制成的热塑性非牛顿流体，如铝、铝合金等。 摩擦焊接技术已经成为现代工业发展中不可缺少的一部分之一，它不仅能够有效地保证生产的效率还能节约能源，因此对于机械设备的设计与制造都有着非常重要的意义。

3.3提供新的飞机结构设计可能性

从目前的发展情况来看，我国在飞机的结构上已经有了很大的改进和提高，但是在一些关键的部位上仍然需要进行优化，比如说，发动机、机翼等部件，这些零部件的质量和可靠性也都得到了一定的保证;另外，对于飞机的整体设计，也是一个重要的环节;而在飞机的生产过程中，我们可以通过对各种结构的合理搭配，从而使其达到最佳的性能状态，这样就能使整个系统的效率得以提升，进而降低成本，实现利益最大化。所以说，为了能够满足现代社会的需求以及促进经济的快速增长，必须要不断地加强对科学技术的研究力度，以确保其具有较强的竞争力水平。因此要想进一步地推动我国的航空产业的进步与持续稳定的发展就应该积极地推进科技创新，为其提供新的思路与方法，为今后的技术研发奠定良好的基础条件。

结束语

惯性摩擦焊技术作为先进的固相焊接工艺，以其独特的技术优势在高性能材料的连接上得到了广泛应用，已成为航空发动机转子部件制造的核心技术。在飞机上使用惯性摩擦焊技术是一个不错的选择方式，因为它可以有效的降低成本，提高效率，减少能源的消耗量，从而达到节能环保的目的。此外，它还能保证产品的质量和性能，同时也能节约材料，减轻重量，节省空间，这样就大大地增加了经济效益 。随着航空产业部件向着轻量化的方向发展，对惯性摩擦焊技术提出了新的挑战，所以要想进一步推广，还有很长一段路要走。现在已经有很多企业开始着手这方面的探索与实践，未来该技术将在航空领域中开展更广泛的应用。

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作者简介：郭芮岐（1994.10-），女，汉族，陕西西安人，硕士，研究方向：飞机改装技术研究。