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物理知識應用:慣性摩擦焊機

來源:www.broylesandlaws.com    日期:2021-04-21    瀏覽量:載入中...

物理知識應用:慣性摩擦焊機


慣性摩擦焊機,是一種利用飛輪儲存的旋轉動能實現的一種旋轉摩擦焊,是20世紀60年代初由卡特彼勒公司發明的,通過在待焊材料之間摩擦,產生熱量,在頂鍛力的作用下材料發生塑性變形與流動,進而連接母材。

運用該技術焊接的工作過程是:將一側的待焊零件與慣性飛輪一同固定在設備的旋轉端,另一側的零件則被固定在移動端。焊接開始前,旋轉端與移動端的零件相互分開,電機驅動旋轉端一側加速旋轉。當轉速升至設定值時,離合器使電機與旋轉端分開,旋轉端憑借飛輪的轉動慣量繼續旋轉。此時移動端零件被推向旋轉端,兩者接觸后受頂鍛力的作用開始摩擦生熱,直至接觸面上的材料處于黏塑性狀態。生熱的同時,兩側零件接觸面上的雜質也被磨去,因此焊后不會產生氣孔、夾雜等焊接缺陷。當接觸面的溫度升至制高點且達到焊接所需,此時移動端受到更大的頂鍛力使兩側接觸面相互擠壓。在擠壓過程中,旋轉端很快停止旋轉,此時兩側零件緊密接觸,材料分子相互擴散并結合成一體,完成焊接。在頂鍛過程中,受到高溫影響,微觀組織發生改變的材料被擠出,形成所謂的飛邊。


慣性摩擦焊的焊接用時短、效率高,適合大批量零件的焊接,而且焊接過程不產生有害煙霧及高亮度弧光,對環境及操作者不易產生危害。由于焊接時整個焊接面幾乎同時摩擦、同時加熱、同時焊接,焊接接頭收縮量及殘余應力分布較為均勻,焊接接頭質量較高。

由于使用慣性摩擦焊時,一側零件旋轉,另一側零件不旋轉,所以該技術通常只用于旋轉件(如航空發動機的盤軸、石油鉆桿等)的焊接。通用動力、普惠和羅羅公司作為世界航空發動機領域的三大公司,均使用慣性摩擦焊技術對發動機壓氣機盤進行焊接。我國航空發動機領域也正逐步使用此項技術,以替代

傳統的螺栓連接來制造新型航空發動機壓氣機組件。

相關物理知識
慣性:旋轉端離開電機后憑借飛輪的轉動慣性還能繼續旋轉。
摩擦生熱:通過做功改變焊件的內能,使焊件的內能增大,溫度升高。

力的作用效果:力能改變物體的運動狀態。當接觸面的溫度升至制高點且達到焊接所需,此時移動端受到更大的頂鍛力使兩側接觸面相互擠壓。在擠壓過程中,旋轉端很快停止旋轉。

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