[发明专利]一种薄壁环-环复合构件摩擦焊接方法

说明书

本发明提供一种薄壁环‑环复合构件摩擦焊接方法，采用内支撑式夹持工装（10），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）及卡爪（16）；该方法具体步骤为a、焊前加工，b、工件夹持，c、环‑环摩擦焊接，及d、焊后处理。方法主要通过内支撑式夹持工装（10）对第一薄壁环毛坯件（20）的夹持与径向加压工装对第二薄壁环毛坯件（30）的夹持、通过键槽（21）与凸台（160）的配合，实现薄壁环‑环复合构件的摩擦焊接，从而解决薄壁环‑环类构件摩擦焊接时零件夹持变形、焊接打滑及焊接质量差的问题，提高薄壁环‑环类复合构件摩擦焊接的稳定性及焊接精度。

技术领域

本发明涉及金属固相焊技术领域，具体涉及一种薄壁环-环复合构件摩擦焊接方法。

背景技术

薄壁环-环复合构件同时兼具两种材料的性能特点，能够最大程度地实现两种材料性能的优势互补，具有较高的使用性能和可靠性，常作为关键连接、闭气密封、传动和回转支承的关键构件，在石油化工、电力、军工、航空航天、水下探测等领域应用广泛。径向摩擦焊是目前实现环-环、环-管类构件搭接焊最有效的方法之一，其焊合率高达98%以上，接头剪切强度高于母材，并且无气孔、裂纹、夹杂等冶金缺陷，尤其适用于铝-钢等异种金属、低碳钢-高强合金钢等难焊金属构件之间的高强连接。

然而，在径向摩擦焊接过程中，焊件受到较大的摩擦扭矩，夹持不稳定极易发生焊件打滑，从而造成工装损坏、焊接质量低等问题。薄壁环类构件由于其轴向长度短、通常只有15～30mm，可夹持面积较小，因此极难通过常规的外夹方式进行夹持；同时，由于薄壁环类构件厚度薄、通常壁厚仅为8～15mm，导致其承载夹持力作用的能力弱，采用外夹方式极易出现夹持变形，因此现有技术中针对薄壁环-环复合构件径向摩擦焊的焊接稳定性差、焊接质量差、精度低，同时焊接过程操作繁琐、焊接效率低。

发明内容

针对以上现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种薄壁环-环复合构件摩擦焊接方法，以解决薄壁环-环类构件摩擦焊接时零件夹持变形、焊接打滑以及焊接质量差的问题，从而提高薄壁环-环类复合构件摩擦焊接的稳定性以及焊接精度。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

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，所述内支撑式夹持工装包括推力杆、夹头体、固定块、拉伸弹簧、固定拉杆以及卡爪；所述推力杆一端外壁绕其中轴线均匀分布若干锥面槽且所述锥面槽由端头部位向内部倾斜；所述夹头体套接在所述推力杆外壁且所述夹头体中轴线与所述推力杆中轴线共线，所述夹头体内壁与所述推力杆外壁滑动连接；所述夹头体对应所述锥面槽均匀开设若干滑动孔，所述卡爪对应所述滑动孔安装；所述卡爪一端对应所述锥面槽的斜度且与锥面槽滑动连接，另一端贯穿所述滑动孔，所述卡爪侧面与所述滑动孔滑动连接；所述滑动孔前、后两侧的所述夹头体侧壁分别开设一阶梯孔，所述阶梯孔靠近所述推力杆的一侧为大孔、远离所述推力杆的一侧为小孔，所述卡爪前、后两侧且对应所述阶梯孔分别固定连接一固定拉杆，所述阶梯孔阶梯面设置一固定块，所述固定块远离所述推力杆的一侧固定连接一拉伸弹簧，所述拉伸弹簧远离所述固定块的一端贯穿所述阶梯孔的小孔、且与对应的所述固定拉杆靠近夹头体一端端面固定连接；所述卡爪夹持端面（即远离推力杆一端的端面）为圆弧状且所述卡爪夹持端面远离所述锥面槽起始端的一侧设置凸台；

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以及第二薄壁环毛坯件；然后对第一薄壁环毛坯件与第二薄壁环毛坯件进行去铁锈、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的尺寸加工内支撑式夹持工装，并对第一薄壁环毛坯件一端加工若干键槽，所述键槽的数量及尺寸与卡爪的凸台相对应，根据第二薄壁环毛坯件的尺寸加工径向加压工装；然后采用内支撑式夹持工装夹持第一薄壁环毛坯件，采用径向加压工装夹持第二薄壁环毛坯件，并将内支撑式夹持工装与径向加压工装分别安装在摩擦焊机上；