[发明专利]一种用于高强钢厚壁管材和接头对接的摩擦焊方法

说明书

本发明提供一种用于高强钢厚壁管材和接头对接的摩擦焊方法，包括以下步骤：将管材放置在工装上，夹紧，采用自动气割的方式对管材与接头要对接的末端进行坡口加工，并留有钝边，坡口加工完后，将接头进行夹紧，对焊接面进行清洁处理；采用旋转摩擦焊的方法进行施焊，焊接时采用管材被夹紧固定，偏心接头旋转的形式进行焊接。本发明采用惯性摩擦焊接，并通过改变不同厚度管材的坡口形式，来降低大厚度板材所需的顶锻力，进而降低生产成本，同时提高生产效率和焊接质量。

技术领域

本发明属于钢材焊接技术领域，尤其涉及一种用于高强钢厚壁管材和接头对接的摩擦焊方法。

背景技术

大尺寸高强钢(如Q890)管管对接、管板对接常出现在工程机械起重机臂架结构的弦杆和接头的连接中，目前常用的焊接方法是电弧焊，然而采用电弧焊方式，焊接周期长，层间清理繁琐，工人劳动强度大，因坡口尺寸大不可避免的需要采用层层堆焊，层道之间很容易出现焊接缺陷，一旦出现焊接问题，返工很难。由于尺寸覆盖范围大，通过电弧焊的方法很难实现自动化焊接。

现有技术采用相位摩擦焊实现了双头焊接，保证了新型地质钻杆的分次重复摩擦焊接无法保证的“双头”焊件(一个焊件有两个摩擦焊接头)两端的相位角度关系，控制精度得到了显著提高，但是焊接顶锻力要求很高，焊接DZ钢管(外径)和35CrMoA(外径74mm) 时，摩擦压力需要80-100MPa，顶锻压力需要120～160MPa，在降低设备要求方面并没有做出改进；

现有技术采用在电阻热与摩擦热形成符合热源的形式，共同对接头进行加热，降低摩擦压力和主轴压力，降低了对焊接设备能力的要求。采用这种方式固然可以提高效率，从降低主轴压力来说是降低了设备要求，但是增加了电阻加热系统，又提高了焊接设备的复杂程度，而且绝缘一旦出现问题，会对焊机造成损害甚至威胁焊工得到安全。

现有技术中降低生产成本的方式还有如采用感应加热的方法，即焊前采用感应线圈对工件进行加热，到一定温度后，再进行摩擦焊接，也可以降低主轴压力，从而降低生产成本；

现有技术这些方法都说明了摩擦焊接在焊接管/棒等件的优势，但是这些都是依靠外力来实现的，且并未实质性的降低很多主轴的压力要求，依然还是需要很大的顶锻力和摩擦力进行焊接，且增加外在能量另一方面也提高了设备的复杂性，间接会提高生产成本。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种用于高强钢厚壁管材和接头对接的摩擦焊方法，是高强钢厚壁管材和接头对接的一种焊接工艺，本发明中材料选用为Q890，其方式为惯性摩擦焊，厚壁管直径长度1～10m，壁厚5mm-30mm，焊前将高强钢管坡口加工，并根据不同的壁厚保留不同的钝边，壁厚越大，坡口角度和钝边就越大。由于开不同尺寸的坡口，减小了开始时管和接头的接触面积，使得开始时截面变成塑形状态所需顶锻力减小，钝边产生的摩擦热量对未经焊接区域有很好的预热作用，截面的热塑性区域不断增加，这样在大厚壁的情况下可以将顶锻力和摩擦压力维持在较低的水平，对高强硬度材料有很好的适应性，降低了对厚壁摩擦焊设备的要求。本发明采用惯性摩擦焊接，并通过改变不同厚度管材的坡口形式，来降低大厚度板材所需的顶锻力，进而降低生产成本，提高了高强钢管板焊接的自动化水平，同时提高生产效率和焊接质量。

本发明的技术方案是：一种用于高强钢厚壁管材和接头对接的摩擦焊方法，包括以下步骤：

1)将管材放置在工装上，夹紧，采用自动气割的方式对管材与接头要对接的末端进行坡口加工，并留有钝边，坡口加工完后，将接头进行夹紧，对焊接面进行清洁处理；

2)采用旋转摩擦焊的方法进行施焊，焊接时采用管材被夹紧固定，偏心接头旋转的形式进行焊接。

上述方案中，所述管材为Q890，直径φ为100～219mm，长度为1～10m，壁厚为5mm-30mm。

上述方案中，所述步骤1)中坡口加工并根据不同的管材壁厚保留不同的钝边。