關于不銹鋼之摩擦焊接工藝

2017-2-28 11:04:37      點擊:
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摩擦焊接是利用焊接接觸端面相對運動中相互摩擦所產(chǎn)生的熱,使端部達到熱塑性狀態(tài),然后迅速頂鍛,完成焊接的一種壓焊方法。國內摩擦焊接的種類有:攪拌摩擦焊接和震動摩擦焊接。

應用

摩擦焊接是一種鍛造焊接過程。在壓力作用下,兩個管件表面之間發(fā)生摩擦,摩擦力產(chǎn)生熱量形成焊縫。兩個表面之間的相對運動或摩擦要持續(xù)進行,直到產(chǎn)生足夠的熱量為止。之后,停止摩擦,兩部分便在足夠的作用力下鍛接在一起,形成焊縫。在大多數(shù)應用場合下,都是對管件圓周或圓柱狀零部件進行焊接,相對運動容易產(chǎn)生摩擦。有兩種不同的摩擦焊接方式,其不同點是將能量傳入該系統(tǒng)的途徑不同:有連續(xù)驅動方式,或利用儲存的慣性能量進行方式。

摩擦焊接不僅可用于塑料制品焊接,還可以用于不銹鋼-不銹鋼,不銹鋼-鋁,銅-鋁等不同表面的焊接,而這些是普通焊接很難做到的。摩擦焊接速度很快,每個工件只需要幾秒,而普通焊接需要數(shù)倍的時間。而且摩擦焊接不產(chǎn)生電焊煙塵和錳、鎳等對人體有害的職業(yè)病危害因素。摩擦焊接的強度也很大,有時甚至比材料本身的強度還要大,也就是當外力用力拉扯時,首先斷裂的是沒有焊接的材料本身而不是焊接點。

歷史

摩擦焊接的起源可追溯到公元1891年,當時美國批準了這種焊接方法的第一個專利。該專利是利用摩擦熱來連接鋼纜。隨后德國、英國、前蘇聯(lián)、日本等國家先后開展了摩擦焊接的生產(chǎn)與應用。我國早在1957年就通過封閉加壓原理實驗成功了鋁-銅摩擦焊。經(jīng)過50多年的發(fā)展,摩擦焊接以其優(yōu)質、精密、高效、節(jié)能的特色,在航空、航天、核能、海洋開發(fā)等高技術領域及電力、機械制造、石油鉆探、汽車制造等產(chǎn)業(yè)部門都得到了廣泛的應用。

發(fā)展

傳統(tǒng)的摩擦焊方法的不足之處是,對不能旋轉的零部件不能夠實施焊接。管體可能有18m那么長,為了使摩擦焊接法能夠用于管道焊接,開發(fā)出一種新的改型。這種新的改型與傳統(tǒng)的摩擦焊接方法的主要區(qū)別是:在剛性圓環(huán)形成過程中,采用不同的填充材料。焊接圓環(huán)被放置在兩根管子之間,在軸向壓力下旋轉焊接圓環(huán),即可產(chǎn)生所需要的摩擦力和與之相關的熱量。當兩部分組件相互接觸時,在旋轉的焊接圓環(huán)與兩根管子之間的摩擦便可使接觸區(qū)的溫度升高,直至達到相互鍛接的溫度為止。在此瞬間,焊接環(huán)的旋轉很快停止,軸向壓力隨之升高到最終的鍛接壓力。鍛接壓力可借助爆炸力(液動或氣動)來施加。

使用過程

摩擦焊接過程包括四個階段

1、將焊接工件近焊接環(huán);

2、使焊接工件與填充環(huán)接觸,并使焊接環(huán)開始旋轉;

3、軸向壓力開始上升,從而使溫度升高,直至達到鍛造溫度;

4、焊接環(huán)停止旋轉并施以最后的鍛造力。

其中,第二個階段為干摩擦階段,此時使焊接組件在最初的低壓下開始接觸,以清理端面,使之達到預熱程度,并在第三個階段開始之前減小摩擦系數(shù)。本階段需要持續(xù)一段時間。因為此時摩擦系數(shù)頗大,故需頗大的功率來旋轉焊接圓環(huán)。

第三階段壓力開始升高,焊接組件之間的摩擦加大。施焊材料變得脆弱并呈現(xiàn) - 流淌 - 狀態(tài),即形成 - 燒化 - 的現(xiàn)象。材料的 - 熔化 - 使污物從焊縫界面上清除掉。,當預先設置的短管到達限定的位置時,本階段的工作結束,旋轉應盡可能快的停止。

第四個階段即最后一個階段,壓力會上升到足以使焊接組件達到能鍛接在一起的程度。由于沒有熱輸入,該階段可對接合件進行附加的機械加工,以促進顯微組織的進一步精細化?山柚簤焊谆驓鈩渝N沖擊管端的方式施加鍛造壓力。本階段一旦結束,焊接過程便宣告完成,便可將焊接工件立即拆卸。

摩擦焊接產(chǎn)品的檢測

常用的摩擦焊接樣品破壞性檢測項包括:彎曲、拉伸、抗壓、金相組織、抗疲勞、硬度、彎曲、剪切、顯微攝影等

常用的摩擦焊接樣品非破壞性檢測項包括:超聲波探傷、滲透、泄漏試驗、目視檢測、表面蝕刻、壓力測試、硬度、尺寸等項目。