Φ1545鋼45鋼連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊焊接工藝5

1、15 45鋼+45鋼連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊焊接工藝一 母材技術(shù)概況 45 號鋼是中碳結(jié)構(gòu)鋼。冷熱加工性能都不錯(cuò)，機(jī)械性能較好，且價(jià)格低、來源廣，應(yīng)用廣泛。45號鋼為調(diào)質(zhì)鋼，熱處理工藝一般為淬火后加高溫回火。其主要化學(xué)成分見下表。元素名稱CSiMnCr含量0.42-0.50%0.17-0.37%0.50-0.80% 0.25%二 摩擦焊特點(diǎn) （1）焊接質(zhì)量好且穩(wěn)定。焊接過程中，被焊材料不產(chǎn)生于融化和凝固有關(guān)的焊接缺陷，焊合區(qū)金屬為鍛造組織。焊接時(shí)間短，熱影響區(qū)窄，易于獲得質(zhì)量優(yōu)良的接頭。 （2）適焊材料范圍廣。大多數(shù)同種和異種金屬材料都可以進(jìn)行摩擦焊，并能焊接復(fù)合材料、功能材料、難溶合金等新型材料。 （

2、3）焊接時(shí)間短，生產(chǎn)效率高。一般來說，摩擦焊的生產(chǎn)效率是其他焊接方法的1-100倍。 （4）焊件尺寸精度高、成本低。因焊接熱循環(huán)引起的變形小，焊后尺寸精度高，不需焊后矯形和消除應(yīng)力。由于摩擦焊省電能，接頭不需特殊處理，焊接時(shí)不需填充材料和保護(hù)氣體，加工成本顯著降低。 （5）機(jī)械化、自動(dòng)化程度高。當(dāng)給定焊接條件后，摩擦焊操作簡單，對焊工技藝水平要求不高。 （6）焊機(jī)功率小、節(jié)能、無污染。和閃光焊相比，摩擦焊的電功率和能量節(jié)約5-10倍以上。焊接時(shí)不產(chǎn)生煙霧、弧光及有害氣體等。不污染環(huán)境。三 設(shè)備組成 連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊機(jī)通常由六部分組成，即主軸系統(tǒng)、加壓系統(tǒng)、機(jī)身、夾頭、控制系統(tǒng)及輔助裝置。1、主軸

3、系統(tǒng)主軸系統(tǒng)由主軸電動(dòng)機(jī)、帶傳動(dòng)輪、離合器、制動(dòng)器、旋轉(zhuǎn)主軸和軸承等組成。主軸電動(dòng)機(jī)一般采用交流電動(dòng)機(jī)，通過帶傳動(dòng)輪直接帶動(dòng)主軸。摩擦加熱終了時(shí)要求主軸迅速停車。對于功率較小、生產(chǎn)率不高的摩擦焊機(jī)，可以采用電動(dòng)機(jī)反制動(dòng)或能耗制動(dòng)停車；生產(chǎn)率高和主軸電動(dòng)機(jī)功率大的焊機(jī)，普遍采用離合-制動(dòng)聯(lián)合裝置。2、液壓系統(tǒng)加壓系統(tǒng)主要包括加壓機(jī)構(gòu)和受力機(jī)構(gòu)兩部分，加壓機(jī)構(gòu)由加壓方式?jīng)Q定。摩擦焊機(jī)加壓方式有絲杠-螺母、凸輪等機(jī)械加壓、氣壓、液壓和氣-液聯(lián)合加壓。受力機(jī)構(gòu)的作用是為了平衡軸向力和摩擦轉(zhuǎn)矩以及防止焊機(jī)變形，保持主軸與加壓系統(tǒng)的同軸度。3、機(jī)身機(jī)身一般為臥式，少數(shù)為立式，用來安裝主軸、加壓機(jī)構(gòu)及導(dǎo)軌等

4、。機(jī)身應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度，以防止焊接時(shí)產(chǎn)生變形和振動(dòng)。4、夾頭夾頭分為旋轉(zhuǎn)和固定兩種。為了使夾持牢靠，不出現(xiàn)打滑旋轉(zhuǎn)、后退、振動(dòng)等，夾頭與工件的接觸部分硬度要高，耐磨性要好。5、控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)包括焊接操作程序控制和焊接參數(shù)控制等。程序控制即控制摩擦焊機(jī)按預(yù)先規(guī)定的動(dòng)作次序完成送料、夾緊焊件、主軸旋轉(zhuǎn)、摩擦加熱、頂鍛焊接、切除飛邊和退出焊件等操作。焊接參數(shù)控制主要有時(shí)間控制、摩擦加熱功率峰值控制和綜合參數(shù)控制等。6、輔助裝置輔助裝置主要包括自動(dòng)送料、卸料以及自動(dòng)切除飛邊等。慣性摩擦焊機(jī)與連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊機(jī)的主要區(qū)別是慣性摩擦焊機(jī)上裝有一個(gè)供儲存機(jī)械能的飛輪。慣性摩擦焊機(jī)由電動(dòng)機(jī)、主軸、飛輪、夾

5、盤、移動(dòng)夾具、液壓缸等。四 焊前準(zhǔn)備 1、坡口形式 一般來說摩擦焊接無需開坡口。 2、接頭形式 連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊可以實(shí)現(xiàn)圓棒-圓棒、圓管-圓管、圓棒-圓管、圓棒-板材及圓管-板材的可靠連接，接頭形式對焊接質(zhì)量尤為重要。接頭形式簡圖接頭形式簡圖棒棒管板管管管管板棒管棒管板棒板矩形和多邊形型材棒或板 3、焊接位置 一般為平焊。 4、工件尺寸 15×100mm的鋼管 5、焊前處理 焊接前還需對焊件作如下處理 1)焊件的摩擦端面應(yīng)平整，中心部位不能有凹面或中心孔，以防止焊縫中含空氣和氧化物。 2)當(dāng)結(jié)合面上具有較厚的氧化層、鍍鉻層、滲碳層或滲氮層時(shí)，常不易加熱或被擠出，焊前應(yīng)進(jìn)行清除。 3）摩

6、擦焊對焊件結(jié)合面的粗糙度、清潔度要求并不嚴(yán)格，如果能加大焊接縮短量，則氣割，沖剪、砂輪磨削、鋸斷的表面均可直接施焊。 4）端面垂直度一般小于直徑的1%，過大會(huì)造成不同軸度的徑向力。五 焊接參數(shù)的確定主要的焊接參數(shù)可以控制的主要焊接參數(shù)有轉(zhuǎn)速、摩擦壓力、摩擦?xí)r間、摩擦變形量、停車時(shí)間、頂鍛延時(shí)、頂鍛時(shí)間、頂鍛力、頂鍛變形量。其中，摩擦變形量和頂鍛變形量（總和為縮短量）是其它參數(shù)的綜合反映。 一般來講，碳鋼的連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊接參數(shù)選擇范圍為摩擦速度06-3M/s；摩擦壓力30-100mpa；摩擦?xí)r間1-40s；變形量1-10mm；停車時(shí)間0.1-1s；頂鍛壓力100-200mpa；頂鍛變形量1-6m

7、m；頂鍛速度10-10mm/s。對于45鋼+45鋼的連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊的焊接參數(shù)選擇：接頭直徑15mm；轉(zhuǎn)速2000r/min；摩擦壓力60mpa；摩擦?xí)r間1.5s；頂鍛壓力120mpa。 具體參數(shù)如下焊接材料試件直徑/mm轉(zhuǎn)速/r·min-1摩擦壓力/MPa焊接材料熔點(diǎn)/焊接表面實(shí)測溫度/45鋼+45鋼1520001014801130六 焊接過程 （1）初始摩擦階段（t1） 此階段是從兩個(gè)工件開始接觸的a點(diǎn)起，到摩擦加熱功率顯著增大的b點(diǎn)止。 （2）不穩(wěn)定摩擦階段（t2） 不穩(wěn)定摩擦階段是摩擦加熱過程的一個(gè)主要階段，該階段從摩擦加熱功率顯著增大的b點(diǎn)起，越過功率峰值c點(diǎn)，到功率穩(wěn)定值的

8、d點(diǎn)為止。 （3）穩(wěn)定摩擦階段（t3） 穩(wěn)定摩擦階段是摩擦加熱過程的主要階段，其范圍從摩擦加熱功率穩(wěn)定值的d點(diǎn)起，到接頭形成最佳溫度分布的e點(diǎn)為止，這里的e點(diǎn)也是焊機(jī)主軸開始停車的時(shí)間點(diǎn)（可稱為e點(diǎn)），也是頂鍛壓力開始上升的點(diǎn)（圖10的點(diǎn)）以及頂鍛變形量的開始點(diǎn)。 （4）停車階段（t4） 停車階段是摩擦加熱過程至頂鍛焊接過程的過渡階段，是從主軸和工件一起開始停車減速的e點(diǎn)起，到主軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)的g點(diǎn)止。 （5）純頂鍛階段（t5） 從主軸停止旋轉(zhuǎn)的g(或g)點(diǎn)起，到頂鍛壓力上升至最大位的h點(diǎn)止。在這個(gè)階段中，應(yīng)施加足夠大的頂鍛壓力，精確控制頂鍛變形量和頂鍛速度，以保證獲得優(yōu)異的焊接質(zhì)量。 （6）頂鍛維持階段（t6） 該階段從頂鍛壓力的最高點(diǎn)h開始，到接頭溫度冷卻到低于規(guī)定值為止?？傊?，在整個(gè)摩擦焊接過程中，待焊的金屬表面經(jīng)歷了從低溫到高溫摩擦加熱，連續(xù)發(fā)生了塑性變形、機(jī)械挖掘、粘接和分子連接的過程變化，形成了一個(gè)存在于全過程的高速摩擦塑性變形層，摩擦焊接時(shí)的產(chǎn)熱、變形和擴(kuò)散現(xiàn)象都集中在變形層中。在停車階段和頂鍛焊接過程中，摩擦表面的變形層和高溫區(qū)金屬被部分?jǐn)D碎排出，焊縫金屬經(jīng)受鍛造，形成了質(zhì)量良好的焊接接頭。七 安全技術(shù) 1. 操作者必須熟悉機(jī)床操作順序和性能，嚴(yán)禁超性能使用設(shè)備。 2 .操作者必須經(jīng)過培訓(xùn)、考試或考核合格后，持證上崗。