摩擦焊原理

在压力作用下，被焊界面通过相对运动进行摩擦时，摩擦焊，机械能转变为热能，所产生的摩擦加热功率与摩擦因数，摩擦压力，摩擦相对运动速度几个因数成正比关系；

对于给定的材料，在足够的摩擦压力和足够的运动速度条件下，被焊材质温度不断上升，伴随着摩擦过程的进行，工件亦产生一定的变形量，在适当的时刻，停止工作间的相对运动，搅拌摩擦焊优缺点，同时施加较大的顶锻力并维持一定的时间（称为维持时间），铝合金搅拌摩擦焊，即可实现材质间的固相连接。连接驱动摩擦焊过程可分为6个阶段：

1.初始摩擦阶段

2.不稳定摩擦阶段

3.稳定摩擦阶段

4.停车阶段

5.纯顶锻阶段

6.顶锻维持阶段

摩擦焊的6个阶段

1.初始摩擦阶段

由于摩擦焊接表面总是凹凸不平，加之存在有氧化膜、锈、油、灰尘以及吸附的气体等，所以，显示出的摩擦因数很小，随着接触后摩擦压力的逐渐增加，有色金属搅拌摩擦焊，摩擦加热功率也逐渐增加。

在不稳定摩擦阶段，凹凸不平互相压入的表面迅速产生塑性变形和机械挖掘现象，表面不平会引起振动，空气也可能进入摩擦表面。

2.不稳定摩擦阶段

摩擦破坏了待焊面的原始状态，未受污染的材质相接触，真实的接触面积增大，材质的塑性、韧性有较大提高、摩擦因数增大、摩擦加热功率提高、达到峰值后，又由于界面区温度的进一步升高、塑性增大和强度下降，加热功率又迅速降低。在这个阶段，摩擦变形量开始增大，并以飞边的形式出现。

在不稳定摩擦阶段，机械挖掘现象减小，振动减小，表面逐渐平整，出现高温塑性状态金属颗粒的“粘结”现象，而粘结在一起的金属又受扭力矩而剪断，并相互过渡。接触良好的塑性金属封闭了摩擦表面，使之与空气隔绝。

3.稳定摩擦阶段

在这个阶段，材料的粘结现象减少，分子作用现象增强，摩擦因数很小，摩擦加热功率稳定在较低的水平。变形层在力的作用下，不断从摩擦表面挤出，摩擦变形量不断增大，飞边也增大，与此同时，又被附近高温区的材料所补充而处于动态平衡之中。

4.停车阶段

这个阶段，伴随工件间相对运动的减慢和停止，摩擦扭矩增大，界面附近的高温材料被大量挤出，变形量亦随之增大，具有顶锻的特点，为了得到牢固的结合，停车时间要严格控制。

5.纯顶锻阶段

是指从工件停止相对运动到顶锻力上升到顶峰值所对应的阶段。顶锻力、顶锻速度和顶锻变形量对焊接质量具有关键性的影响。

6.顶锻维持阶段

是指顶锻力达到较大值到压力开始撤除所对应的阶段。

从停车阶段开始到顶锻维持阶段结束，变形层和高温区的部分金属被不断的挤出，焊缝金属产生变形、扩散以及再结晶，最终形成了结合牢固的接头。

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