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惯性摩擦焊的原理及参数选择

2023-06-26 理论教育版权反馈

【摘要】：在摩擦焊加热过程中，飞轮受摩擦扭矩的制动作用，转速逐渐降低，当转速为零时，焊接过程结束。图2-4-38 惯性摩擦焊原理示意图2.惯性摩擦焊焊接参数对于惯性摩擦焊，在焊接参数选择上与连续驱动摩擦焊有所不同，主要的参数有起始转速、转动惯量和轴向压力。

1.惯性摩擦焊原理

图2-4-38是惯性摩擦焊示意图，工件的旋转端被夹持在飞轮里，焊接过程开始时，首先将飞轮和工件的旋转端加速到一定的转速，然后飞轮与主电动机脱开，同时，工件的移动端向前移动，工件接触后，开始摩擦加热。在摩擦焊加热过程中，飞轮受摩擦扭矩的制动作用，转速逐渐降低，当转速为零时，焊接过程结束。惯性摩擦焊的飞轮贮存的能量A与飞轮转动惯量J和飞轮角速度ω的关系为

对实心飞轮

式中 G——飞轮重量；

R——飞轮半径；

g——重力加速度；

A——飞轮贮存的能量；

J——飞轮转动惯量；

ω——飞轮角速度。

惯性摩擦焊的主要特点是恒压、变速，它将连续驱动摩擦焊的加热和顶锻结合在一起。在实际生产中，可通过更换飞轮或不同尺寸飞轮的组合而改变飞轮的转动惯量，从而改变加热功率。

图2-4-38 惯性摩擦焊原理示意图

2.惯性摩擦焊焊接参数

对于惯性摩擦焊，在焊接参数选择上与连续驱动摩擦焊有所不同，主要的参数有起始转速、转动惯量和轴向压力。

1）起始转速：转速具体反映在工件的线速度上，对钢-钢焊件，推荐的速度范围为152～456m/min。低速（<91m/min）时，中心加热偏低，飞边粗大不齐，焊缝成漏斗状；中速（91～273m/min）焊接时，焊缝深度逐渐增加，边界逐渐均匀；如果速度大于36m/min时，焊缝中心宽度大于其他部位。

2）转动惯量：飞轮转动惯量和起始转速均影响焊接能量。在能量相同的情况下，大而转速慢的飞轮产生顶锻变形量较小，而转速快的飞轮产生较大的顶锻变形量。

3）轴向压力：轴向压力对焊缝深度和形貌的影响几乎与起始转速的影响相反，压力过大时，飞边量增大。

3.典型材料惯性摩擦焊焊接参数

典型材料和零件的惯性摩擦焊焊接参数见表2-4-9和表2-4-10。

表2-4-9 典型材料的惯性摩擦焊焊接参数

表2-4-10 典型零件的惯性摩擦焊焊接参数