Φ1545钢45钢连续驱动摩擦焊焊接工艺5

1、15 45钢+45钢连续驱动摩擦焊焊接工艺一 母材技术概况 45 号钢是中碳结构钢。冷热加工性能都不错，机械性能较好，且价格低、来源广，应用广泛。45号钢为调质钢，热处理工艺一般为淬火后加高温回火。其主要化学成分见下表。元素名称CSiMnCr含量0.42-0.50%0.17-0.37%0.50-0.80% 0.25%二 摩擦焊特点 （1）焊接质量好且稳定。焊接过程中，被焊材料不产生于融化和凝固有关的焊接缺陷，焊合区金属为锻造组织。焊接时间短，热影响区窄，易于获得质量优良的接头。 （2）适焊材料范围广。大多数同种和异种金属材料都可以进行摩擦焊，并能焊接复合材料、功能材料、难溶合金等新型材料。 （

2、3）焊接时间短，生产效率高。一般来说，摩擦焊的生产效率是其他焊接方法的1-100倍。 （4）焊件尺寸精度高、成本低。因焊接热循环引起的变形小，焊后尺寸精度高，不需焊后矫形和消除应力。由于摩擦焊省电能，接头不需特殊处理，焊接时不需填充材料和保护气体，加工成本显著降低。 （5）机械化、自动化程度高。当给定焊接条件后，摩擦焊操作简单，对焊工技艺水平要求不高。 （6）焊机功率小、节能、无污染。和闪光焊相比，摩擦焊的电功率和能量节约5-10倍以上。焊接时不产生烟雾、弧光及有害气体等。不污染环境。三 设备组成 连续驱动摩擦焊机通常由六部分组成，即主轴系统、加压系统、机身、夹头、控制系统及辅助装置。1、主轴

3、系统主轴系统由主轴电动机、带传动轮、离合器、制动器、旋转主轴和轴承等组成。主轴电动机一般采用交流电动机，通过带传动轮直接带动主轴。摩擦加热终了时要求主轴迅速停车。对于功率较小、生产率不高的摩擦焊机，可以采用电动机反制动或能耗制动停车；生产率高和主轴电动机功率大的焊机，普遍采用离合-制动联合装置。2、液压系统加压系统主要包括加压机构和受力机构两部分，加压机构由加压方式决定。摩擦焊机加压方式有丝杠-螺母、凸轮等机械加压、气压、液压和气-液联合加压。受力机构的作用是为了平衡轴向力和摩擦转矩以及防止焊机变形，保持主轴与加压系统的同轴度。3、机身机身一般为卧式，少数为立式，用来安装主轴、加压机构及导轨等

4、。机身应有足够的刚度和强度，以防止焊接时产生变形和振动。4、夹头夹头分为旋转和固定两种。为了使夹持牢靠，不出现打滑旋转、后退、振动等，夹头与工件的接触部分硬度要高，耐磨性要好。5、控制系统控制系统包括焊接操作程序控制和焊接参数控制等。程序控制即控制摩擦焊机按预先规定的动作次序完成送料、夹紧焊件、主轴旋转、摩擦加热、顶锻焊接、切除飞边和退出焊件等操作。焊接参数控制主要有时间控制、摩擦加热功率峰值控制和综合参数控制等。6、辅助装置辅助装置主要包括自动送料、卸料以及自动切除飞边等。惯性摩擦焊机与连续驱动摩擦焊机的主要区别是惯性摩擦焊机上装有一个供储存机械能的飞轮。惯性摩擦焊机由电动机、主轴、飞轮、夹

5、盘、移动夹具、液压缸等。四 焊前准备 1、坡口形式 一般来说摩擦焊接无需开坡口。 2、接头形式 连续驱动摩擦焊可以实现圆棒-圆棒、圆管-圆管、圆棒-圆管、圆棒-板材及圆管-板材的可靠连接，接头形式对焊接质量尤为重要。接头形式简图接头形式简图棒棒管板管管管管板棒管棒管板棒板矩形和多边形型材棒或板 3、焊接位置 一般为平焊。 4、工件尺寸 15×100mm的钢管 5、焊前处理 焊接前还需对焊件作如下处理 1)焊件的摩擦端面应平整，中心部位不能有凹面或中心孔，以防止焊缝中含空气和氧化物。 2)当结合面上具有较厚的氧化层、镀铬层、渗碳层或渗氮层时，常不易加热或被挤出，焊前应进行清除。 3）摩

6、擦焊对焊件结合面的粗糙度、清洁度要求并不严格，如果能加大焊接缩短量，则气割，冲剪、砂轮磨削、锯断的表面均可直接施焊。 4）端面垂直度一般小于直径的1%，过大会造成不同轴度的径向力。五 焊接参数的确定主要的焊接参数可以控制的主要焊接参数有转速、摩擦压力、摩擦时间、摩擦变形量、停车时间、顶锻延时、顶锻时间、顶锻力、顶锻变形量。其中，摩擦变形量和顶锻变形量（总和为缩短量）是其它参数的综合反映。 一般来讲，碳钢的连续驱动摩擦焊接参数选择范围为摩擦速度06-3M/s；摩擦压力30-100mpa；摩擦时间1-40s；变形量1-10mm；停车时间0.1-1s；顶锻压力100-200mpa；顶锻变形量1-6m

7、m；顶锻速度10-10mm/s。对于45钢+45钢的连续驱动摩擦焊的焊接参数选择：接头直径15mm；转速2000r/min；摩擦压力60mpa；摩擦时间1.5s；顶锻压力120mpa。 具体参数如下焊接材料试件直径/mm转速/r·min-1摩擦压力/MPa焊接材料熔点/焊接表面实测温度/45钢+45钢1520001014801130六 焊接过程 （1）初始摩擦阶段（t1） 此阶段是从两个工件开始接触的a点起，到摩擦加热功率显著增大的b点止。 （2）不稳定摩擦阶段（t2） 不稳定摩擦阶段是摩擦加热过程的一个主要阶段，该阶段从摩擦加热功率显著增大的b点起，越过功率峰值c点，到功率稳定值的

8、d点为止。 （3）稳定摩擦阶段（t3） 稳定摩擦阶段是摩擦加热过程的主要阶段，其范围从摩擦加热功率稳定值的d点起，到接头形成最佳温度分布的e点为止，这里的e点也是焊机主轴开始停车的时间点（可称为e点），也是顶锻压力开始上升的点（图10的点）以及顶锻变形量的开始点。 （4）停车阶段（t4） 停车阶段是摩擦加热过程至顶锻焊接过程的过渡阶段，是从主轴和工件一起开始停车减速的e点起，到主轴停止转动的g点止。 （5）纯顶锻阶段（t5） 从主轴停止旋转的g(或g)点起，到顶锻压力上升至最大位的h点止。在这个阶段中，应施加足够大的顶锻压力，精确控制顶锻变形量和顶锻速度，以保证获得优异的焊接质量。 （6）顶锻维持阶段（t6） 该阶段从顶锻压力的最高点h开始，到接头温度冷却到低于规定值为止。总之，在整个摩擦焊接过程中，待焊的金属表面经历了从低温到高温摩擦加热，连续发生了塑性变形、机械挖掘、粘接和分子连接的过程变化，形成了一个存在于全过程的高速摩擦塑性变形层，摩擦焊接时的产热、变形和扩散现象都集中在变形层中。在停车阶段和顶锻焊接过程中，摩擦表面的变形层和高温区金属被部分挤碎排出，焊缝金属经受锻造，形成了质量良好的焊接接头。七 安全技术 1. 操作者必须熟悉机床操作顺序和性能，严禁超性能使用设备。 2 .操作者必须经过培训、考试或考核合格后，持证上岗。