惯性摩擦焊研究现状

惯性摩擦焊是一种优质、高效、节能、无污染的固态连接方法,其焊接质量好、工艺简单、自动化程度高,在航空航天、船舶、电力设备等领域有广泛应用。本文首先对惯性摩擦焊的主要工艺参数进行了介绍,然后重点对其研究现状进行了综述,主要包括同种材料与异种材料中的应用、焊接工艺(包括焊前预热、端面设计)、数值模拟、残余应力分析、惯性摩擦焊能量效率。     

K418涡轮盘与42CrMo轴异种材料惯性摩擦焊研究

采用惯性轴向摩擦焊技术对镍基K418高温合金与42CrMo调质钢两种异种材料进行了焊接工艺试验,并分析焊接接头的显微组织,测试其力学性能.结果表明,惯性摩擦焊过程中发生摩擦面转移现象,碳原子扩散导致K418侧含有少量非连续网状碳化物,焊接界面两侧硬度均匀过渡,焊接接头抗拉强度均在750 MPa以上,整体抗拉强度高,获得了优良的焊接接头,惯性摩擦焊工艺适合于焊接异种材料.     

异种合金惯性摩擦焊的研究现状

文中针对钢与其他合金、铝合金与其他合金、钛合金与其他合金、高温合金与其他合金的惯性摩擦焊的研究现状进行了阐述。主要对惯性摩擦焊的工艺参数选取、端面设计、焊前预热、焊后热处理等研究内容进行了综述。并对异种合金惯性摩擦焊存在的问题进行了分析总结。结果表明,采用合理选择工艺参数、设计不同形状的端面、添加中间过渡层、焊前预热处理、焊后热处理等方法获得强度与母材相当、焊接质量较好的接头。建议在后续的研究中,结合数值模拟对异种合金惯性摩擦焊的工艺参数及端面设计进行优化,对接头的元素分布及新相形成的种类与数量进行调控,对焊接界面金属的流动行为进行深入研究,以获得具有综合性能较好的异种合金惯性摩擦焊接头。     

铜与钢的摩擦焊工艺研究

采用连续驱动摩擦焊及惯性摩擦焊的方法对Ｔ２紫铜与２０钢的摩擦焊工艺进行了初步的研究，试验结果表明：铜与钢摩擦焊工艺性能良好；接头无明显组织变化，无明显热影响区，其抗拉强度与母材（铜）相当。     

Inconel 718合金惯性摩擦焊温度场三维有限元数值模拟

根据能量守恒定律,在考虑摩擦面上周向摩擦对转速影响的基础上,提出了惯性摩擦焊的热输入模型,建立了Inconel 718合金惯性摩擦焊的三维有限元热力耦合模型,通过计算获得了其焊接过程中温度场的空间分布和时间分布,并分析了其变化特点.用基于热电偶的温度场检测系统对焊接过程中温度进行了实时检测,结果表明计算数据和试验结果基本吻合,这说明了该模型的可靠性,可以为Inconel 718惯性摩擦焊工艺参数的优化提供有效的依据.     

惯性摩擦焊在商用航空发动机中的应用与研究现状

惯性摩擦焊作为一种典型固相焊接工艺,因其优异的焊接工艺性能,已广泛应用于国外先进航空发动机的风扇、压气机及涡轮等核心转动部件的焊接制造,代替了原始的螺栓连接结构,有效降低了制造成本,并减轻了发动机质量,提高了推重比。目前,国内外学者针对航空发动机用钛合金、高温合金及粉末高温合金的惯性摩擦焊接工艺和数值模拟等技术进行了一系列研究,通过分析总结国内外研究和应用现状,指出国内外在惯性摩擦焊技术方面的差距,以推动国内加快惯性摩擦焊接技术的研究工作,提升惯性摩擦焊接技术研究水平,支撑先进航空发动机的研制。     

紫铜与高碳合金钢的摩擦焊焊接性

介绍了应用径向摩擦焊进行紫铜与高碳合金钢（Ｄ５０或Ｄ６０）摩擦焊焊接性试验的情况，试验结果证实，紫铜与高碳合金钢采用大参数的惯性摩擦焊工艺时，焊接接头基本与紫铜等强，钢侧的焊接热影响区≤０．１５ｍｍ，焊接热影响区无异常组织出现。     

摩擦焊基础知识讲座

在这一讲里,着重介绍摩擦焊机的结构特点及设计原则。目前,我国在生产中使用的都是工艺比较成熟的连续驱动式摩擦焊机,所以下面只介绍此种焊机。至于惯性摩擦焊机,因国内惯性摩擦焊的工艺试验工作刚刚开始,生产中尚未采用,并且它与前者在结构上的主要     

直齿圆锥齿轮摆辗成形有限元分析

以某型轿车差速器行星齿轮为例，对直齿圆锥齿轮摆辗成形过程进行了有限元研究，获得和分析了直齿圆锥齿轮在摆辗成形过程中的应力-应变情况、金属流动规律、摆辗力能曲线等，揭示了直齿圆锥齿轮摆辗变形机理。进行了摆辗工艺试验研究，生产出了高尺寸精度和高表面质量的试样，表明了直齿圆锥齿轮摆辗工艺的合理可行性和有限元分析结果的精确性。     

采用正交试验优化圆锥齿轮铸造工艺参数

通过对K18D型煤炭漏斗车上直齿圆锥齿轮在制造、使用中存在的变形、起皮等质量问题的分析,提出采用正交试验方法来改变有关工艺参数搭配,从而提高了直齿圆锥齿轮质量。     

惯性摩擦焊接头非对称性分析

应用无线测温系统和热电偶测温技术,试验测定了惯性摩擦焊旋转端和滑移端试件的温度场,探讨了惯性摩擦焊摩擦界面两侧温度分布的非对称性;统计分析了不同焊接条件下惯性摩擦焊试样焊接区域的几何特征及宏观形貌.结果表明,滑移端的温度及升温速率均高于旋转端,滑移端的轴向缩短量、飞边宽度以及热力影响区(TMAZ)宽度均大于旋转端.分析认为惯性摩擦焊摩擦结合界面两侧温度场的非对称性与焊接区域几何特征的非对称性紧密相连.     

TC4钛合金惯性摩擦焊接头温度场分析

通过对惯性摩擦焊过程摩擦机理的分析 ,讨论了TC4钛合金惯性摩擦焊工艺参数与焊接过程界面摩擦扭矩及能量转换的关系 ,采用热电偶对TC4钛合金惯性摩擦焊焊接过程接头温度分布进行了测试 ,焊接接头沿径向温度梯度很大 ,中心温度接近80 0℃ ,边缘达 136 0℃。通过显微组织分析验证了测量结果 ,焊缝中心为细小的等轴组织 ,沿径向晶粒长大飞边为针片状组织。     

等温变形对惯性摩擦焊IMI834/Ti6246双钛合金组织与性能的影响

采用惯性摩擦焊与等温变形相结合的复合技术制备出IMI834/Ti6246双钛合金缩比盘,分析了等温变形对惯性摩擦焊双钛合金缩比盘组织与性能的影响。结果表明:IMI834/Ti6246双钛合金经惯性摩擦焊后焊缝组织细小,但两侧热影响区内组织粗大,超声波无损检测发现焊后双合金缩比盘内局部存在有缺陷。而IMI834/Ti6246双钛合金经等温变形后,焊后缺陷得到有效消除,焊缝两侧热影响区组织发生了明显改变,中心焊缝和两侧热影响区过渡更加均匀。惯性摩擦焊IMI834/Ti6246双钛合金缩比盘等温变形后焊缝得到有效强化,惯性摩擦焊+等温变形工艺可用于制备高性能双钛合金盘件。     

等温变形对惯性摩擦焊IMI834/Ti6246双钛合金组织与性能的影响研究

采用惯性摩擦焊与等温变形相结合的复合技术制备出IMI834/Ti6246双钛合金缩比盘,分析了等温变形对惯性摩擦焊双钛合金缩比盘组织与性能的影响。结果表明：IMI834/Ti6246双钛合金经惯性摩擦焊后焊缝组织细小,但两侧热影响区内组织粗大,超声波无损检测发现焊后双合金缩比盘内局部存在有缺陷。而IMI834/Ti6246双钛合金经等温变形后,焊后缺陷得到有效消除,焊缝两侧热影响区组织发生了明显改变,中心焊缝和两侧热影响区过渡更加均匀。惯性摩擦焊IMI834/Ti6246双钛合金缩比盘等温变形后焊缝得到有效强化,惯性摩擦焊+等温变形工艺可用于制备高性能双钛合金盘件。     

TCA钛合金惯性摩擦焊接头温度场分析

通过对惯性摩擦焊过程摩擦机理的分析，讨论了TC4钛合金惯性摩擦焊工艺参数与焊接过程界面摩擦扭矩及能量转换的关系，采用热电偶对TC4钛合金惯性摩擦焊焊接过程接头温度分布进行了测试，焊接接头沿径向温度梯度很大，中心温度接近800℃，边缘达1360℃。通过显微组织分析验证了测量结果，焊缝中心为细小的等轴组织，沿径向晶粒长大飞边为针片状组织。     

焊接热过程和冶金过程

20095035 Inconel 718合金惯性摩擦焊温度场三维有限元数值模拟／卜文德…／／焊接．～2009（4）：39-43 根据能量守恒定律,在考虑摩擦面上周向摩擦对转速影响的基础上,提出了惯性摩擦焊的热输入模型,建立了Inconel 718合金惯性摩擦焊的三维有限元热力耦合模型,通过计算获得了其焊接过程中温度场的空间分布和时间分布,并分析了其变化特点。     

焊接热过程和冶金过程

20095035 Inconel 718合金惯性摩擦焊温度场三维有限元数值模拟／卜文德…／／焊接．～2009（4）：39-43 根据能量守恒定律,在考虑摩擦面上周向摩擦对转速影响的基础上,提出了惯性摩擦焊的热输入模型,建立了Inconel 718合金惯性摩擦焊的三维有限元热力耦合模型,通过计算获得了其焊接过程中温度场的空间分布和时间分布,并分析了其变化特点。     

X52管线钢水下摩擦圆锥塞焊接头组织特征

对X52管线钢进行了水下摩擦圆锥塞焊工艺试验，对不同焊接工艺参数下接头的微观组织进行了金相显微镜及扫描电镜观测，探讨了工艺参数对X52管线钢水下摩擦圆锥塞焊接头组织的影响. 结果表明，接头可以分为锻造区、最终摩擦界面、剪切变形区、结合区及热影响区. 其中剪切变形区呈层状结构，所形成的焊缝微观组织极不均匀，且出现粗大晶粒. 相比于焊接转速，轴向压力对X52管线钢水下摩擦塞焊接头组织的影响更显著. 摩擦塞焊接头组织与传统摩擦焊接头晶粒细化的特征不同，这是由于在“封闭式”摩擦焊过程中塞焊缝主要由剪切变形区组成.     

45#钢盘类零件的惯性摩擦焊工艺及变形

介绍了45#钢盘类零件的惯性摩擦焊工艺参数、装夹状态、焊接工艺过程以及焊接过程中各相关参数的实时变化情况;着重分析了焊接部位壁厚、主要焊接工艺参数(能量、压力)对焊接缩短量、接头强度和变形的影响规律;统计了在试验工装夹具状态下,盘类零件惯性摩擦焊时,辐板和外径位置的变形规律;分析了产生上述变形的主要原因,并提出相应的解决措施.     

GH4169高温合金惯性摩擦焊的有限元模拟

基于Ansys有限元分析软件,建立了GH4169高温合金惯性摩擦焊过程的二维模型,进行了热力耦合分析,得到了焊接过程中的瞬时温度场和应力应变场,获得了焊接缩短量。根据惯性摩擦焊工艺分析了温度场和应力应变场的形成过程。