[发明专利]一种塞补类零件的摩擦焊接方法

说明书

本发明公开了一种塞补类零件的摩擦焊接方法，包括如下步骤：将万向节结构与机床主轴连接，将塞补类零件穿过塞孔与方向节结构连接；机床主轴缓慢加速旋转，塞补类零件与塞孔利用坡口表面相贴合，直至塞补类零件与塞孔对中；焊机通过焊接工装带动塞补类零件的法兰盘旋转与焊接主体间摩擦生热，使配合面周围材料发生塑性变形；塞补骤停后保压，形成焊缝组织。本发明提供了一种简单、经济、实用的侧面顶紧夹具。

技术领域

本发明属于机械制造领域，涉及一种塞补类零件的摩擦焊接方法。

背景技术

摩擦塞补焊(Friction Plug Welding，简称FPW)是英国焊接研究所于1995年发明的一种固相连接技术，其目前主要用于对焊缝缺陷区域的补焊。2000年夏天英国公司洛克希德·马丁公司在航天飞行器外贮箱的焊缝修补中得到了应用，此外美国的波音公司与TWI合作在贮箱补焊中采用摩擦塞焊工艺。国内航空625所、首都航天机械公司和上海航天装备总厂也开展了相关研究，但国内在摩擦塞补焊研究的应用深度和广度上与国外研究还存在一定差距。

目前运载火箭贮箱上有大量的塞补类零件，这种塞补类零件焊接过程繁琐，数量较多，导致焊接的进度会严重影响贮箱的生产周期。目前传统的塞补类零件的焊接工艺一般是采用熔焊，这种传统手工焊接机构存在以下缺点：

1.焊接工装复杂，种类多样，装夹费时费力；2.施焊操作空间小，工人操作困难；3.熔焊焊接缺陷难以避免，补焊困难；4.焊接残余应力容易引起局部变形。

另外，传统熔焊工装复杂，每一次焊接都需要将工作台，弯弓卡具，外压组件等工具相互组合才能真正进行人工焊接，焊接工装结构复杂，准备工作时间长，人工焊接误差大，质量稳定性波动大。在宇航领域里重要的航天器件更会因为某些手工焊接质量不高导致重大事故和经济损失。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种塞补类零件的摩擦焊接方法。

为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种塞补类零件的摩擦焊接方法，包括如下步骤：

A、将万向节结构与机床主轴连接，将塞补类零件穿过塞孔与方向节结构连接；

B、机床主轴缓慢加速旋转，塞补类零件与塞孔利用坡口表面相贴合，直至塞补类零件与塞孔对中；

C、焊机通过焊接工装带动塞补类零件的法兰盘旋转与焊接主体间摩擦生热，使配合面周围材料发生塑性变形；

D、塞补骤停后保压，形成焊缝组织。

作为优选，所述步骤C中，机床主轴输出动力驱动焊机。

作为优选，主轴转速控制为5500-8000转/分钟。

作为优选，所述步骤D中，塞补焊接时间小于5秒。

作为优选，所述步骤D中，保压压力为20-80千牛，时间小于15秒。

本发明具有以下优点：

本发明的焊接方法，可以实现焊接时间短、焊接热输入量小,焊缝区宽度非常窄,可以有效降低焊接热输入过大对接头性能的影响,并且摩擦塞补焊焊缝组织细密,与塞补法兰和母材基本可以实现平滑过渡,其接头连接强度比熔焊高20％，残余应力低，焊接变形小，工作原理简单，相对传统熔焊，该焊接方式工作效率可提高50％，能量利用率可提高40％，而且焊接参数更容易实现精确控制。

附图说明

图1-3为塞补类零件结构示例图。

图4是本发明焊接方式示意图

附图标记：1、焊机；21、弧形顶板；22、支撑机构；3、塞补类零件；4、焊接主体；5.万向节结构。