线性摩擦焊接技术研究进展与展望

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1、第1卷第2期2010年5月航宅工程进展ADVANCESINAERoNAUTICALSCIENCEANDENGINEERINGV01．1No．2May2010文章编号：1674-8190(2010)02—178—06线性摩擦焊接技术研究进展与展望陈亮，李文亚，马铁军(西北工业大学摩擦焊接陕西省重点实验室，西安710072)TheState-of-the-artandPerspectivesofLinearFrictionWeldingTechnologyChenLiang，LiWenya，MaTiejun(ShaanxiKeyLaboratoryofFrictionWe

2、ldingTechnologies，NorthwesternPolyteehnicalUniversity，Xitan710072，China)摘要：线性摩擦焊是一种优质、高效、节能、环保的固相连接技术，是解决先进航空发动机整体叶盘设计与制造的关键技术，自20世纪80年代问世以来，在国外得到了较好的发展。本文针对国内外线性摩擦焊接技术的研究与应用现状，从焊接设备、焊接试验与数值模拟角度综述了其发展概况，在此基础上，预测了线性摩擦焊接技术的发展趋势。关键词：线性摩擦焊；钛合金；数值模拟；整体叶盘中图分类号：TG453文献标识码：AAbstract：Linearfrict

3、ionwelding(LFW)isasolid—phasejoiningtechnique，whichhasbeenconsideredasa“green”technologyduetOitshighquality，highefficiency，energyefficiencyandenvironmentfriendliness．Itisakeytechniqueinthedesignandmanufactureofintegrallybladeddisk(blisk)advancedaeroengines．LFWhasbeengreatlyappliedinthed

4、evelopedcountriessincethe1980s．Thestate-of—the-artofLFWbasedontheLFWequipments，experimentationandsimulationworkarereviewedinthispaper．Finally，thedevelopmentaltrendofLFWisexpected．Keywords：linearfrictionwelding；titaniumalloy；numericalsimulation；integrallybladeddisk0引言线性摩擦焊接(LinearFrictio

5、nWelding：LFW)是一种优质、高效、节能与环保的固相焊接方法，与传统的焊接方法相比，线性摩擦焊除了具有摩擦焊接技术高靠性、低成本、焊缝锻造组织缺陷少等优点外，对于非圆形构件(如方形、多边形截面试样)，线性摩擦焊接技术能克服焊接形状对惯性摩擦焊、连续驱动摩擦焊的限制D-z]。同时，这种技术是解决先进航空发动机整体叶盘设计与制造中的关键技术，特别是解决异质、空心、宽弦叶盘制造唯一可能的连接技术。该技术已被西方航空制造公司研究并应用于多款航空发动收稿日期：2009—11-24}修回日期：2010—03—10基金项目：教育部留学回国人员科研启动基金(N9YK0003)

6、；教育部新世纪优秀人才计划(NECT一08—0463)；西北工业大学翱翔之星计划(2008R08)通信作者：李文亚，liwy@nwpu．edu．cn机，例如：F119、F120、EJ200、JSFll9[3]。据英国焊接研究所(TWI)的有关资料介绍，线性摩擦焊的潜在用途包括齿轮、链环、汽车保险杠、行李箱盖、双金属叶片以及金属与塑料的复合连接[1]。最新的研究还表明，线性摩擦焊接可用于近净成形，适用于将小部件拼接到大件上[4]。国内在线性摩擦焊接方面的起步晚，发展也慢，但近年来发展较快，西北工业大学和北京航空制造研究所(625所)均已研制出线性摩擦焊机。1线性摩擦焊接

7、原理与接头组织特征1．1线性摩擦焊接原理线性摩擦焊接工作原理如图1所示[1]。根据Vairis的研究报道，将线性摩擦焊接过程分为四个阶段[5书]。初始阶段：固相材料相互接触，接触面积在轴向压力的作用下增加，虽然从经验看来，剪切力会随着接触面积的增加而增大，但是随着焊接界面温第2期陈亮等：线性摩擦焊接技术研究进展与展颦度的升高，材料抗剪切屈服应力下降，故此过程剪切力保持不变。过渡阶段：大的磨损颗粒被挤出界面，热影响区继续扩大直到平衡阶段，过渡阶段材料接触率为100％，接头之间的软塑性金属层不能承受轴向的载荷，剪切力开始上升，但是此阶段不会有明显的轴向缩