CN104942428B - 一种液压缸摩擦焊接的生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种液压缸摩擦焊接的生产工艺，包括焊接件预处理，零件夹装，初步预热，正式焊接，增压并保压，焊接面精修及退火处理等七步。本发明焊接效率高，焊接后接头力学性能稳定，整体性好，抗压抗冲击能力强，且较传统的液压缸缸体生产具有生产工艺简单，生产效率高，生产成本低廉的优点，从而可极大的提高液压缸设备，尤其是大型液压缸设备的生产效率和产品质量，并同时有助于降低生产成本。

Description

一种液压缸摩擦焊接的生产工艺

技术领域

本发明涉及一种液压缸摩擦焊接的生产工艺，属摩擦焊接生产工艺技术领域。

背景技术

液压缸是工程机械中的重要部件，其性能好坏决定着工程机械产品的质量和安全，目前在液压缸的缸体生产时，其主要是通过对圆钢进行镗孔加工或直接铸造成形等方式进行生产，尤其是对大型的液压缸体生产时，甚至还需要进行锻造成形处理，虽然可以满足液压缸缸体生产的需要，但生产工艺极为复杂，生产效率低下，且生产成本较高，从而极大的制约了液压设备的应用，尤其是大型液压设备，受制约现象更为严重，虽然现在也有通过焊接方式进行液压缸缸体生产的工艺，但所使用的焊接工艺均为传统焊接，比如熔焊焊接工艺、钎焊焊接的方法，但采用熔焊方法是，焊接的熔化过程会破坏它的不平衡状态，使原来人为加入金属基体的一些熔点高的、密度又较金属轻的氧化物质与液体金属发生分离，并聚集成渣，残留在焊缝中或上浮集中到焊缝的表面。这就从根本上破坏了材料原先的组成和性能，特别是耐高温的性能。而钎焊是连接高温合金的一种简单而又经济的焊接方法，钎焊在焊接过程中，在钎角附近的钎缝中以及钎角中有大量的气孔存在，这些气孔的形成原因与高温合金在粉末冶金过程中俘获的气体和缺陷有关，当钎料凝固时通过钎缝外逸的气泡受到了阻碍，形成了气孔。由于高温合金钎焊过程中气孔不可避免会产生，同时其间缺乏弥散强化相的存在，加上钎缝本身为一些低硬度的双相组织，因此钎焊焊接接头的连接强度不可能接近母材的破坏强度。

因此仅能满足小型液压缸的生产需要，且焊接时会产生大量的有害化学烟尘，对环境及操作人员健康均构成极大的威胁，因此针对这一现状，需要开发一种全新液压缸缸体的生产工艺，以满足实际使用的需要。

发明内容

为克服现有技术上的不足，本发明的目的是提供一种液压缸摩擦焊接的生产工艺，具有焊接效率高，焊接后接头力学性能稳定，整体性好，抗压抗冲击能力强的优点，极大的提高液压缸设备，尤其是大型液压缸设备的生产效率和产品质量。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种液压缸摩擦焊接的生产工艺，包括如下步骤：

第一步，焊接件预处理，首先将根据生产加工工艺，制备出用于焊接生产液压缸用的缸体套筒及底座，在缸体套筒及底座的焊接面上预设尺寸相匹配的圆台状焊接面；

第二步，零件夹装，将缸体套筒及底座分别安装到摩擦焊接设备的移动夹具及旋转夹具上，并对焊接面进行清理，清除表面上的油污、金属颗粒等杂质；

第三步，初步预热，启动摩擦焊接设备，并使得旋转夹具带动底座旋转，其转速为1000rpm—1800rpm，同时移动夹具驱动缸体套筒焊接面与底座焊接面相抵，并匀速增加缸体套筒与底座焊接面间的压力，并最终将压力恒定在30MPa—50MPa，并保持0.3—1秒，其中缸体套筒与底座焊接面间压力增加时间不大于1秒；

第四步，正式焊接，完成初步预热后，将底座转速在不超过1秒时间内，增速到3500rpm—5000rpm，且同步将缸体套筒与底座焊接面间压力增加至80MPa—110MPa，并保持1—5秒，然后对底座制动，制动后底座转速为0，且制动时间不大于0.5秒；

第五步，增压并保压，待底座完成制动后的1-5秒内，将缸体套筒与底座焊接面间压力增加至110MPa—140MPa，然后保压1—10秒，且保压同时，另对缸体套筒与底座进行保温处理，且保温时间不低于3分钟，保温后使其自然冷却至常温；

第六步，焊接面精修，利用机加工设备对缸体套筒与底座焊接位置的内外表面进行修整，并使其表面光洁度达到工艺要求；

第七步，退火处理，完成表面精修后即可进行退火处理，经过退火处理后即可得到成品。

进一步的，所述的第一步中加工的焊接面上，均布辅助焊接槽，且辅助焊接槽均与缸体套筒及底座轴线垂直分布。

进一步的，所述的第二步中，将缸体套筒与底座安装后同轴度误差不大于0.5毫米。

本发明焊接效率高，焊接后接头力学性能稳定，整体性好，抗压抗冲击能力强，且较传统的液压缸缸体生产具有生产工艺简单，生产效率高，生产成本低廉的优点，从而可极大的提高液压缸设备，尤其是大型液压缸设备的生产效率和产品质量，并同时有助于降低生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明制造工艺流程图；

具体实施方式

下面将结合本发明的附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示的一种液压缸摩擦焊接的生产工艺，包括如下步骤：

第一步，焊接件预处理，首先将根据生产加工工艺，制备出用于焊接生产液压缸用的缸体套筒及底座，在缸体套筒及底座的焊接面上预设尺寸相匹配的圆台状焊接面，且焊接面表面与缸体套筒及底座轴线间呈15°夹角；

第二步，零件夹装，将缸体套筒及底座分别安装到摩擦焊接设备的移动夹具及旋转夹具上，并对焊接面进行清理，清除表面上的油污、金属颗粒等杂质；

第三步，初步预热，启动摩擦焊接设备，并使得旋转夹具带动底座旋转，其转速为1800rpm，同时移动夹具驱动缸体套筒焊接面与底座焊接面相抵，并匀速增加缸体套筒与底座焊接面间的压力，并最终将压力恒定在45MPa，并保持0.5秒，其中缸体套筒与底座焊接面间压力增加时间为0.5秒。本实施例中，预热的作用是将两个工件焊接面间温度进行升温处理，确保焊接面处金属温度及热力性能统一，避免直接由常温上升到焊接温度时易出现的焊接面上因温度不均而存在金属“夹生”现象，可提高焊接质量，避免虚焊现象。

第四步，正式焊接，完成初步预热后，将底座转速在0.3秒时间内，增速到4000rpm，且同步将缸体套筒与底座焊接面间压力增加至90MPa，并保持3秒，然后对底座制动，制动后底座转速为0，且制动时间为0.3秒；

第五步，增压并保压，待底座完成制动后的3.5秒内，将缸体套筒与底座焊接面间压力增加至130MPa，然后保压5秒，且保压同时，另对缸体套筒与底座进行保温处理，且保温时间3分钟，保温后使其自然冷却至常温；

第六步，焊接面精修，利用机加工设备对缸体套筒与底座焊接位置的内外表面进行修整，并使其表面光洁度达到工艺要求；

第七步，退火处理，完成表面精修后即可进行退火处理，经过退火处理后即可得到成品。

本实施例中，所述的第一步中加工的焊接面上，均布辅助焊接槽，且辅助焊接槽均与缸体套筒及底座轴线垂直分布。

本实施例中，所述的第二步中，将缸体套筒与底座安装后同轴度误差不大于0.5毫米。

实施例2

如图1所示的一种液压缸摩擦焊接的生产工艺，包括如下步骤：

第一步，焊接件预处理，首先将根据生产加工工艺，制备出用于焊接生产液压缸用的缸体套筒及底座，在缸体套筒及底座的焊接面上预设尺寸相匹配的圆台状焊接面，且焊接面表面与缸体套筒及底座轴线间呈45°夹角；

第二步，零件夹装，将缸体套筒及底座分别安装到摩擦焊接设备的移动夹具及旋转夹具上，并对焊接面进行清理，清除表面上的油污、金属颗粒等杂质；

第三步，初步预热，启动摩擦焊接设备，并使得旋转夹具带动底座旋转，其转速为1500rpm，同时移动夹具驱动缸体套筒焊接面与底座焊接面相抵，并匀速增加缸体套筒与底座焊接面间的压力，并最终将压力恒定在30MPa，并保持1秒，其中缸体套筒与底座焊接面间压力增加时间为0.3秒；

第四步，正式焊接，完成初步预热后，将底座转速在0.5秒时间内，增速到5000rpm，且同步将缸体套筒与底座焊接面间压力增加至110MPa，并保持1秒，然后对底座制动，制动后底座转速为0，且制动时间为0.1秒；

第五步，增压并保压，待底座完成制动后的3.5秒内，将缸体套筒与底座焊接面间压力增加至130MPa，然后保压5秒，且保压同时，另对缸体套筒与底座进行保温处理，且保温时间5分钟，保温后使其自然冷却至常温；

第六步，焊接面精修，利用机加工设备对缸体套筒与底座焊接位置的内外表面进行修整，并使其表面光洁度达到工艺要求；

第七步，退火处理，完成表面精修后即可进行退火处理，经过退火处理后即可得到成品。

本实施例中，所述的第一步中加工的焊接面上，均布辅助焊接槽，且辅助焊接槽均与缸体套筒及底座轴线垂直分布。

本实施例中，所述的第二步中，将缸体套筒与底座安装后同轴度误差不大于0.5毫米。

通过本实施例，经验证可知，摩擦焊作为一种典型的固相焊接方法，焊接过程中不容易产生熔焊、气孔、夹渣等缺陷，且焊接过程短，热影响区小，故其焊缝强度通常不低于母材；由于母材未加热到液态，材料中的非金属组分(氧化物质)不可能分离出来，因此能基本上保持高温合金原有的特殊组织结构，从而获得较好的结果；摩擦焊焊接过程的预摩擦阶段带有预清洗作用，故对焊接接头形貌要求不高，不需要像扩散焊那样焊接前对接触面必须进行严格的清洗：摩擦焊焊接过程中需要有足够高的顶锻力让界面在焊接过程中产生热塑性变形，因此能克服高温合金高温强度高不易变形的特点；摩擦焊整个焊接过程只需要几秒到十几秒，其效率远远高于扩散焊等其它焊接方法。

基于上述，本发明的焊接效率高，焊接后接头力学性能稳定，整体性好，抗压抗冲击能力强，且较传统的液压缸缸体生产具有生产工艺简单，生产效率高，生产成本低廉的优点，从而可极大的提高液压缸设备，尤其是大型液压缸设备的生产效率和产品质量，并同时有助于降低生产成本。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种液压缸摩擦焊接的生产工艺，其特征在于：所述的液压缸摩擦焊接的生产工艺包括如下步骤：

第一步，焊接件预处理，首先将根据生产加工工艺，制备出用于焊接生产液压缸用的缸体套筒及底座，在缸体套筒及底座的焊接面上预设尺寸相匹配的圆台状焊接面；

第二步，零件夹装，将缸体套筒及底座分别安装到摩擦焊接设备的移动夹具及旋转夹具上，并对焊接面进行清理，清除表面上的油污、金属颗粒；

第三步，初步预热，启动摩擦焊接设备，并使得旋转夹具带动底座旋转，其转速为1000rpm—1800rpm，同时移动夹具驱动缸体套筒焊接面与底座焊接面相抵，并匀速增加缸体套筒与底座焊接面间的压力，并最终将压力恒定在30MPa—50MPa，并保持0.3—1秒，其中缸体套筒与底座焊接面间压力增加时间不大于1秒；

第四步，正式焊接，完成初步预热后，将底座转速在不超过1秒时间内，增速到3500rpm—5000rpm，且同步将缸体套筒与底座焊接面间压力增加至80MPa—110MPa，并保持1—5秒，然后对底座制动，制动后底座转速为0，且制动时间不大于0.5秒；

第五步，增压并保压，待底座完成制动后的0.1-0.5秒内，将缸体套筒与底座焊接面间压力增加至110MPa—140MPa，然后保压1—10秒，且保压同时，另对缸体套筒与底座进行保温处理，且保温时间不低于3分钟，保温后使其自然冷却至常温；

第六步，焊接面精修，利用机加工设备对缸体套筒与底座焊接位置的内外表面进行休整，并使其表面光洁度达到工艺要求；

第七步，退火处理，完成表面精修后即可进行退火处理，经过退火处理后即可得到成品，

所述的第一步中加工的焊接面上，均布辅助焊接槽，且辅助焊接槽均与缸体套筒及底座轴线垂直分布。

2.根据权利要求1所述的一种液压缸摩擦焊接的生产工艺，其特征在于：所述的第二步中，将缸体套筒与底座安装后同轴度误差不大于0.5毫米。