在旋转式摩擦焊的摩擦加热过程中,由于两个接合面的相对旋转速度很高,同时又处于较大的轴向压力的作用下,致使凸凹不平互相压入的表面迅速产生塑性变形和机械挖掘、咬接现象,通过塑性变形,破坏了接合面的氧化膜和金属晶粒,并形成了一个高速摩擦塑性变形层。这个金属质点相对滑移速度很高的变形层,就是将机械功变成热能的发热层,它也就是摩擦焊的热源,在高温下受扭矩和轴向压力作用逐渐形成的。其中金属质点相对运动速度很小,因此,它不是热源。高速摩擦塑性变形层和挤压变形层沿轴向较厚的区域称深塑区。以焊接钢材为例,当摩擦表面的温度升高到600~700℃时,金属的强度降低,塑性增大,开始产生金属的黏结现象。高温塑性状态的金属颗粒互相焊合后,又被扭力矩剪断,并彼此向对方迁移。达到良好接触状态的塑性金属封闭了接合面,使它与空气隔开。当接合面的温度升高到1200℃左右时,由于温度高,金属的黏结现象减少,分子作用现象增强,这时金属强度极低,塑性很大,接合面似乎被一层液体金属所润滑。在整个摩擦加热过程中,邻接相对摩擦的接合面处始终存在着一个程度不同的高速摩擦塑性变形层。摩擦发热,金属的变形和扩散现象都集中在变形层中,高速摩擦塑性变形层金属在摩擦扭矩和轴向压力的作用下从接合面挤出,形成飞边。剩余的变形区金属构成焊缝金属。
在停车制动和顶锻焊接过程中,变形区和高温区金属得到锻造,金属质点互相嵌入和进一步的扩散,建立了牢固的金属键,并形成了质量良好的焊接接头。(www.xing528.com)
异种金属焊接时,高速摩擦塑性变形层主要产生在高温强度较低的材料一方,异种金属因原子扩散而可能产生的固溶体、共晶体或金属间化合物及厚度都会影响接头的焊接质量。
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