[发明专利]一种小直径异种金属回转体构件的焊接方法在审

专利信息
申请号: 201910497724.4 申请日: 2019-06-10
公开(公告)号: CN110193700A 公开(公告)日: 2019-09-03
发明(设计)人: 陈大军;李忠盛;吴护林;张隆平;戴明辉;代野;易同斌;丛大龙 申请(专利权)人: 中国兵器工业第五九研究所
主分类号: B23P15/00 分类号: B23P15/00;B23K20/12;B23K37/053;B23K37/047
代理公司: 重庆晶智汇知识产权代理事务所(普通合伙) 50229 代理人: 李靖
地址: 400039 *** 国省代码: 重庆;50
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摘要:
搜索关键词: 管类金属件 类金属 毛坯 回转体构件 异种金属 焊接 焊接质量稳定 生产成本低 热处理 焊接方式 焊接工装 焊接效率 径向摩擦 生产效率 转动惯量 高转速 后接头 焊件 浅槽 熔焊 装夹 加压 加工 制造
【说明书】:

发明提供一种小直径异种金属回转体构件的焊接方法,其步骤依次为焊接工装的设计与制造、环类金属件毛坯和轴/管类金属件浅槽加工、环类金属件毛坯和轴/管类金属件的装夹、环类金属件毛坯和轴/管类金属件的加压径向摩擦焊、卸构件得到焊件。本发明采用的方法易于实现低转动惯量、高转速的焊接方式,确保焊接质量稳定可靠。与现有熔焊方法相比,此方法焊接效率高,且焊后接头无需热处理,生产效率高,生产成本低。

技术领域

本发明涉及固相焊技术领域,尤其涉及一种小直径异种金属回转体构件的焊接方法。

背景技术

铜及其合金、铝及其合金、低合金钢等金属强度低、硬度低且延伸率好,钢强度高、塑性好,实现环/轴(管)类两种异种金属的结合,可满足某些特殊功能的使用要求。例如,铜与钢、铝与钢、低合金钢与钢等环/轴(管)类异种金属回转体构件在航空航天、兵器、船舶、石油化工等军民品领域获得广泛应用。

在环/轴(管)类异种金属回转体构件制造过程中,所要考虑解决的关键技术难题是如何实现两种异种金属的高强高效连接。由于小直径环/轴(管)类构件为环向搭接接头,加上两种异种金属物理机械性能差异很大,激光焊、电子束焊等高能束焊工艺仅对环两侧面焊缝容易施焊,而对环中间部位施焊难度较大,焊接强度也难以保证;电弧堆焊等传统熔焊技术容易产生裂纹、气孔等与凝固冶金有关的焊接缺陷,焊接质量一致性控制难度大,生产效率较低,不能满足环/轴(管)类异种金属回转体构件优质高效连接的要求。

采用固相焊技术如径向摩擦焊,其焊后接头为热锻细晶组织,无裂纹、气孔等焊接缺陷,焊接过程易于实现自动化,是实现铜/钢等环/轴(管)类异种金属回转体构件优质高效连接的有效方法之一。目前,直径大于100mm的环/轴(管)类异种金属回转体构件采用钢轴(管)静止、其他金属环旋转加压的动加压径向摩擦焊工艺,通常采用高转动惯量、低转速、大顶锻的强焊接规范的焊接方式,来实现铜/钢等环/轴(管)类异种金属回转体构件优质高效连接,例如,动加压径向摩擦焊后H96铜与35CrMoSi钢异种金属接头剪切强度达到180MPa以上,焊合率达到99%以上。直径小于100mm的环/轴(管)类异种金属回转体构件,若采用低转速的动加压摩擦焊工艺,由于其直径小,导致摩擦焊接线速度小,单位面积焊接能量输入不足,也难以满足焊接质量的要求。因此,有必要开发出一种焊接质量稳定可靠、生产效率高的直径小于100mm的环/轴(管)类异种金属回转体构件的焊接方法,为环/轴(管)类异种金属回转体构件的快速研制提供新技术途径。

发明内容

本发明的目的在于提供一种小直径异种金属回转体构件的焊接方法,该焊接方法具有易实现在线控制、生产效率高、焊接质量稳定可靠等优点。

本发明的目的通过如下技术方案实现:

一种小直径异种金属回转体构件的焊接方法,其中所述小直径为直径小于100mm,其特征在于,它是通过以下步骤进行的:

A、根据直径小于100mm的环类金属件和轴/管类金属件的结构尺寸,加工出能分别夹持环类金属件的径向加压工装和轴/管类金属件的旋转夹持工装;

B、对待焊环类金属件毛坯和轴/管类金属件毛坯进行机械加工,其中在轴/管类金属件的焊缝位置加工出浅槽,并对环类金属件、轴/管类金属件进行去铁锈、去毛刺、去油污处理;

C、采用上述步骤加工出的工装分别夹持环类金属件和轴/管类金属件,其中,旋转夹持工装安装在惯性径向摩擦机主轴上,径向加压工装安装在惯性径向摩擦机的移动滑台上;

D、将具有一定转动惯量的旋转飞轮安装在惯性径向摩擦机主轴上,同时对惯性径向摩擦机进行焊接参数设置,开启惯性径向摩擦机,保压,完成环类金属件和轴/管类金属件的静加压径向摩擦焊接;

E、打开旋转夹持工装,移动滑台后退至指定位置后松开径向加压工装,取下焊接件;所述指定位置为便于取下焊接件的位置或移动滑台初始位置。

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