?振動摩擦機在焊接過程中主要分為固體摩擦階段、固液相變階段、穩態流動階段和冷卻階段,各階段特點及作用如下:
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一、固體摩擦階段
核心作用:兩個零件表面相互摩擦,通過庫侖摩擦力產生熱量,使材料表層被加熱達到熔點。
關鍵細節:
熱量產生的快慢取決于材料摩擦性能和焊接參數(頻率、振幅和壓力)。
此時焊接元件之間沒有滲透,熔融層厚度開始增大。
二、固液相變階段
核心作用:材料的加熱方式由表面摩擦生熱轉變為熔融狀態下的層與層之間的剪應力加熱。
關鍵細節:
熔融層厚度不斷增大,但隨著熔融層深度加大,加熱能力逐漸減少。
界面材料開始熔化并在橫向方向上向外流動,熔融體的厚度層最初非常小,剪切速率很高,材料外流也非常小。
三、穩態流動階段
核心作用:熔融速率等于向外流動速率,熔融層的厚度變得恒定。
關鍵細節:
只要達到這一階段,熔融深度隨時間變化線性增加,熔化速度較為穩定。
焊接深度達到臨界閥值(即第三階段的最小深度)時,焊接強度能夠達到母體材料強度。此后,焊接深度繼續增大不會提高焊接強度。
四、冷卻階段
核心作用:振動停止后,熔融塑料層在靜態壓力下冷卻并開始凝固,形成堅固的接頭。
關鍵細節:
熔融材料在恒定壓力下仍會從焊接區域流出,直到完全冷卻凝固。
焊縫在靜態壓力下凝固,使零件永久結合。
階段間協同作用與參數控制
整體協同:四個階段緊密銜接,固體摩擦階段為后續相變提供初始熱量,固液相變階段完成材料狀態轉變,穩態流動階段確保熔融層穩定形成,冷卻階段最終實現接頭固化。
參數控制:
焊接深度:決定焊縫強度的核心參數,需達到臨界閥值以確保強度達標。
頻率與振幅:影響摩擦熱量生成速率,需根據材料特性調整(如120-240Hz頻率范圍)。
壓力:通過液壓系統控制,確保焊接過程中零件充分接觸,促進熔融材料均勻分布。