摩擦焊是一种固态焊接工艺。这意味着在焊接过程中，被连接金属的温度低于其熔点，是通过机械摩擦产生的热和压力来实现原子间的结合。这与我们之前讨论的熔化焊（如电弧焊、电阻焊）有本质区别。
EN ISO 15620 的核心目的是为各种摩擦焊方法提供统一的定义、工艺规范要求和资格鉴定的框架。
1. 涵盖的摩擦焊变体
该标准主要涵盖以下几种摩擦焊方法：
旋转摩擦焊:
一个工件旋转，另一个工件施加轴向压力压向旋转工件。当摩擦界面达到所需温度后，停止旋转并施加顶锻压力，完成焊接。
典型应用: 圆轴类零件，如汽车气门、工具钻头、传动轴。
线性摩擦焊:
一个工件在另一工件表面进行线性往复运动，通过摩擦生热和顶锻压力实现焊接。
典型应用: 非圆形截面的零件，如航空发动机的钛合金叶片与叶盘的焊接（Blisk）。
搅拌摩擦焊:
一个带有特殊针状凸台的旋转工具插入工件接缝处，通过工具肩部与工件的摩擦热以及搅拌针的搅拌作用，使材料塑化并形成固态焊缝。
典型应用: 铝合金、镁合金等轻金属的拼接，特别是在航空航天、轨道交通领域（如高铁车身、火箭燃料箱）。
摩擦堆焊:
类似于搅拌摩擦焊，用于在基材表面增材一层具有特殊性能的材料。
2. 标准的核心内容
EN ISO 15620 规定了以下关键方面：
术语和定义: 统一了摩擦焊领域的专业词汇。
工艺过程规范:
旋转摩擦焊: 转速、摩擦压力、摩擦时间、顶锻压力、顶锻时间、缩短量（烧化量）。
搅拌摩擦焊: 工具旋转速度、焊接行走速度、倾角、扎入力。
规定了需要控制和记录的焊接参数，例如：
焊接接头设计: 提供适合摩擦焊的接头形式指导。
资格鉴定:
焊接工艺试验（类似于ISO 15614的理念，但测试项目针对摩擦焊特点）。
以往的生产经验。
标准焊接规程。
标准为如何鉴定摩擦焊工艺和焊工/操作工提供了原则性框架。
它指出，资格鉴定可以基于：
测试与检验:
宏观金相检验: 检查焊缝区域是否完全焊透、有无孔洞、隧道缺陷等。
弯曲试验: 评估接头的塑性和结合质量。
硬度测试: 绘制焊缝区域的硬度分布图。
拉伸试验: 测定接头的抗拉强度。
标准要求对工艺评定试件进行检验，以证明其适用性。
常见的测试包括:
重要性与应用
高质量接头: 摩擦焊接头通常是锻造组织，性能优异，强度高，缺陷少（无气孔、夹渣）。
高效节能: 焊接过程迅速，能量利用效率高。
异种材料连接: 特别擅长焊接物理性能差异大的异种金属，如铝-钢、铜-铝等，而这些用熔焊方法很难实现。
环保: 无烟尘、弧光辐射，是一种绿色制造技术。
典型应用领域
符合EN ISO 15620规范的摩擦焊工艺用于制造以下关键产品：
汽车工业: 发动机气门、后桥、半轴、转向齿、涡轮增压器。
航空航天工业: 发动机整体叶盘、飞机起落架、燃料管路。
工具行业: 钻头、铰刀、丝锥。
电力行业: 电站锅炉的蛇形管。
轨道交通: 高铁车厢铝合金地板、侧墙。
在焊接标准体系中的独特地位
让我们将其置于我们讨论过的标准图谱中：
| 特性 | EN ISO 15614-5/7/12 （电弧/电阻焊） | EN ISO 15620:2019 （摩擦焊） |
|---|---|---|
| 焊接本质 | 熔化焊 或 液相连接 | 固态焊 |
| 过程温度 | 达到或超过母材熔点 | 低于母材熔点 |
| 核心能源 | 电弧热、电阻热 | 机械摩擦热 |
| 典型缺陷 | 气孔、裂纹、夹渣 | 未焊透、隧道缺陷、钩状缺陷 |
| 评定焦点 | 焊缝化学成分、力学性能、无损检测 | 焊接参数稳定性、宏观组织、力学性能 |
总结
EN ISO 15620:2019 是关于金属材料摩擦焊的综合性基础标准。它为这一重要的固态焊接家族提供了统一的术语、工艺规范框架和资格鉴定原则。该标准是确保摩擦焊这一高性能连接技术在航空航天、汽车等高技术制造领域得以标准化、规范化应用的指导性文件。对于从事先进制造和异种材料连接的专业人士来说，理解和应用此标准至关重要。