焊接速度

攪拌摩擦焊的焊接原理是利用高速旋轉(zhuǎn)的攪拌工具頭插入工件，由于強(qiáng)烈的摩擦和攪拌，攪拌頭周?chē)慕饘傺杆俦患訜幔辉谛D(zhuǎn)攪拌頭的臨近區(qū)域內(nèi)，形成了一層充分塑化金屬層；當(dāng)攪拌頭沿著焊件的接縫向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，在攪拌頭的后邊就形成了空腔，由于背面墊板和正面軸肩的密封作用，在攪拌頭轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦力的作用下，攪拌頭前邊不斷形成的熱塑性金屬擠壓流動(dòng)，轉(zhuǎn)移到了攪拌頭的后邊，填滿了后邊的空腔，空腔的產(chǎn)生與填滿幾乎同時(shí)發(fā)生和完成；這樣，焊縫區(qū)的金屬被擠壓、攪拌，發(fā)生了劇烈的塑性變形，并被摩擦加熱，在高溫中，原子經(jīng)過(guò)擴(kuò)散和再結(jié)晶，就形成了攪拌摩擦焊的焊縫。這就決定了攪拌摩擦焊的產(chǎn)熱方式和熔化焊有本質(zhì)的區(qū)別。

在熔化焊時(shí)，熱輸入是和焊接速度成反比。而攪拌摩擦焊焊接過(guò)程是一個(gè)溫度變化、組織結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變、應(yīng)力應(yīng)變和金屬流動(dòng)四個(gè)因素相互作用的復(fù)雜過(guò)程。其中溫度的變化起著主要的作用，它直接影響到其它因素的改變，同時(shí)它也是其它因素共同作用的結(jié)果。

焊接速度溫度場(chǎng)

X20Cr13不銹鋼（德國(guó)馬氏體不銹鋼）具有良好的抗大氣、海水、蒸汽等介質(zhì)腐蝕的能力，且有良好的塑性和韌性，主要用以制作腐蝕結(jié)構(gòu)構(gòu)件，如汽輪機(jī)動(dòng)、靜葉片等。由于該鋼含碳量較高，使其焊接難度加大，其高淬硬性容易導(dǎo)致焊接接頭冷裂紋問(wèn)題和脆化問(wèn)題。長(zhǎng)期以來(lái)，焊接工藝優(yōu)化主要依靠經(jīng)驗(yàn)積累及破壞性試驗(yàn)測(cè)試，成本消耗巨大且焊接質(zhì)量難于得到保證，廢品率高。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)日益發(fā)展，采用數(shù)值模擬的方法來(lái)模擬焊接過(guò)程為實(shí)際焊接提供了理論依據(jù)，從而大大降低成本和提高了效益。

嚴(yán)鏗等利用法國(guó)ESI公司開(kāi)發(fā)的焊接專用有限元分析軟件SYSWELD，模擬了焊接速度對(duì)X20Crl3馬氏體不銹鋼平板對(duì)接焊接頭溫度場(chǎng)的影響，為工程實(shí)際應(yīng)用提供理論依據(jù)。

主要結(jié)論如下：

（1）其他焊接工藝參數(shù)不變時(shí)，隨著焊接速度的增大。溫度場(chǎng)分布變得淺而窄，熱循環(huán)在高溫時(shí)刻停留時(shí)間變短，溫度梯度變小。

（2）其他焊接工藝參數(shù)一定時(shí)，焊件熔池、熔合區(qū)及熱影響區(qū)上各點(diǎn)峰值溫度隨著焊接速度的增大而明顯減小。

（3）工藝參數(shù)為焊接電流110A、電弧電壓12V、焊接速度4mm/s的TlG焊對(duì)X20Cr13馬氏體不銹鋼焊接，能獲得優(yōu)良的焊接接頭。

焊接速度組織形態(tài)

18-8不銹鋼（也叫304不銹鋼）具有良好的耐大氣腐蝕或耐高溫腐蝕的性能，以18-8不銹鋼作為表面堆焊材料在石油化工和超高壓電站鍋爐等行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。18-8不銹鋼焊縫的組織特征是在奧氏體基體上分布著5%-30%的

相關(guān)結(jié)論如下：

（1）焊接速度對(duì)堆焊層形貌影響顯著，隨著焊速的逐步提高，堆高和熔寬均減小，然而堆高和熔寬的比值則呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)，熔深和稀釋率均變大。

（2）隨著焊接速度的逐步提高，堆焊層金屬顯微組織中

（3）當(dāng)焊速為8m/h時(shí)，可獲得熱輸入小、稀釋率低、成形良好，顯微組織為奧氏體基體和細(xì)長(zhǎng)連續(xù)的骨架狀

焊接速度：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)完成的焊縫長(zhǎng)度稱為焊接速度。

如果焊接速度過(guò)快，熔池溫度不夠，易造成未焊透、未熔合、焊縫成型不良等缺陷。

如果焊接速度過(guò)慢，使高溫停留時(shí)間增長(zhǎng)，熱影響區(qū)寬度增加，焊接接頭的晶粒變粗，機(jī)械性能降低，同時(shí)使變形量增大。

高速焊接：指在一定時(shí)間內(nèi)焊接速度很快，超過(guò)2米。

如下：

（1）在攪拌摩擦焊時(shí)，焊接速度與熱輸入不呈線性關(guān)系，而是呈現(xiàn)復(fù)雜的形態(tài).當(dāng)焊接速度較小,塑性變形產(chǎn)熱可以忽略時(shí)，摩擦熱占主要地位.這時(shí)隨焊接速度的增加，熱輸入減小，接頭性能下降。當(dāng)焊接速度較大，塑性變形產(chǎn)熱占主要地位時(shí)，隨焊接速度的增加，熱輸入增加,接頭性能上升。當(dāng)進(jìn)一步增加焊接速度，由塑性變形引起的產(chǎn)熱小于焊接速度增加造成的熱輸入減小，總的熱輸入減小，性能下降。

（2）當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度與焊接速度比值為定值時(shí)，接頭力學(xué)性能是變化的，并且不是線性的。由摩擦熱、塑性變形產(chǎn)熱綜合影響接頭的性能，摩擦熱是隨旋轉(zhuǎn)速度和焊接速度的絕對(duì)值的增加而增加，塑性變形熱是先下降后上升，總的趨勢(shì)是先下降，后上升。

速度模式是指通過(guò)模擬量的輸入或脈沖的頻率都可以進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)速度的控制，在有上位控制裝置的外環(huán)PD控制時(shí)速度模式也可以進(jìn)行定位，但必須把電機(jī)的位置信號(hào)或直接負(fù)載的位置信號(hào)給上位反饋以做運(yùn)算用。位置模式也支持直接負(fù)載外環(huán)檢測(cè)位置信號(hào)，此時(shí)的電機(jī)軸端的編碼器只檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速，位置信號(hào)就由直接的最終負(fù)載端的檢測(cè)裝置來(lái)提供了，這樣的優(yōu)點(diǎn)在于可以減少中間傳動(dòng)過(guò)程中的誤差，增加了整個(gè)系統(tǒng)的定位精度 。