[发明专利]一种薄壁环-环复合构件摩擦焊接方法

权利要求书

1.一种薄壁环-环复合构件摩擦焊接方法，其特征在于：采用内支撑式夹持工装（10），所述内支撑式夹持工装（10）包括推力杆（11）、夹头体（12）、固定块（13）、拉伸弹簧（14）、固定拉杆（15）以及卡爪（16）；所述推力杆（11）一端外壁绕其中轴线均匀分布若干锥面槽（110）且所述锥面槽（110）由端头部位向内部倾斜；所述夹头体（12）套接在所述推力杆（11）外壁且所述夹头体（12）中轴线与所述推力杆（11）中轴线共线，所述夹头体（12）内壁与所述推力杆（11）外壁滑动连接；所述夹头体（12）对应所述锥面槽（110）均匀开设若干滑动孔（121），所述卡爪（16）对应所述滑动孔（121）安装；所述卡爪（16）一端对应所述锥面槽（110）的斜度且与锥面槽（110）滑动连接，另一端贯穿所述滑动孔（121），所述卡爪（16）侧面与所述滑动孔（121）滑动连接；所述滑动孔（121）前、后两侧的所述夹头体（12）侧壁分别开设一阶梯孔（122），所述阶梯孔（122）靠近所述推力杆（11）的一侧为大孔、远离所述推力杆（11）的一侧为小孔，所述卡爪（16）前、后两侧且对应所述阶梯孔（122）分别固定连接一固定拉杆（15），所述阶梯孔（122）阶梯面固定设置一固定块（13），所述固定块（13）远离所述推力杆（11）的一侧固定连接一拉伸弹簧（14），所述拉伸弹簧（14）远离所述固定块（13）的一端贯穿所述阶梯孔（122）的小孔、且与对应的所述固定拉杆（15）靠近夹头体（12）一端端面固定连接；所述卡爪（16）夹持端面为圆弧状且所述卡爪（16）夹持端面远离所述锥面槽（110）起始端的一侧设置凸台（160）；

所述薄壁环-环复合构件摩擦焊接方法具体为：

a、焊前加工：首先对待焊接第一薄壁环与第二薄壁环进行机械加工，得到第一薄壁环毛坯件（20）以及第二薄壁环毛坯件（30）；然后对第一薄壁环毛坯件（20）与第二薄壁环毛坯件（30）进行去铁锈、去毛刺、去油污处理；

b、工件夹持：首先根据第一薄壁环毛坯件（20）的尺寸加工内支撑式夹持工装（10），并对第一薄壁环毛坯件（20）一端加工若干键槽（21），所述键槽（21）的数量及尺寸与卡爪（16）的凸台相对应，根据第二薄壁环毛坯件（30）的尺寸加工径向加压工装；然后采用内支撑式夹持工装（10）夹持第一薄壁环毛坯件（20），采用径向加压工装夹持第二薄壁环毛坯件（30），并将内支撑式夹持工装（10）与径向加压工装分别安装在摩擦焊机上；

c、环-环摩擦焊接：在摩擦焊机控制界面进行焊接参数的设置，开启摩擦焊机，完成待焊件毛坯的摩擦、顶锻保压的摩擦焊接工序；

d、焊后处理：采用线切割去除第一薄壁环毛坯件（20）的键槽（21）部分，并采用铣刀车去除第二薄壁环毛坯件（30）的夹持压痕以及环-环复合构件的宽度余量；

所述第一薄壁环毛坯件（20）的宽度为15～30mm，外径为Φ100～200mm，壁厚为8～15mm；所述第二薄壁环毛坯件（30）的宽度为所述第一薄壁环毛坯件（20）宽度的1/3，第二薄壁环毛坯件（30）的内径比第一薄壁环毛坯件（20）的外径大1.5～2mm，第二薄壁环毛坯件（30）的壁厚为6～12mm。

2.根据权利要求1所述的一种薄壁环-环复合构件摩擦焊接方法，其特征在于：所述卡爪（16）长度为25～55mm且所述卡爪（16）的宽度较所述锥面槽（110）的宽度留有0.5～1mm的余量；所述卡爪（16）初始位置距所述锥面槽（110）内侧的距离为5～10mm。

3.根据权利要求1所述的一种薄壁环-环复合构件摩擦焊接方法，其特征在于：所述卡爪（16）外壁与所述滑动孔（121）内表面留有0.5～1mm的余量。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种薄壁环-环复合构件摩擦焊接方法，其特征在于：所述拉伸弹簧（14）外壁与所述阶梯孔（122）的小孔内壁之间留有1～2mm的余量。

5.根据权利要求1所述的一种薄壁环-环复合构件摩擦焊接方法，其特征在于：所述第一薄壁环与第二薄壁环采用铝/钢的异种金属或低碳钢/高合金钢中的任意一种组合。

6.根据权利要求1-3任一项所述的一种薄壁环-环复合构件摩擦焊接方法，其特征在于：所述焊接参数具体为：摩擦转速850～1500r/min，摩擦压力1.5～5MPa，顶锻转速400～800r/min，顶锻压力2.5～10MPa，保压时间5～15s。