CN104999174A - 污水泵电机轴摩擦焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种污水泵电机轴摩擦焊接方法。圆钢0Cr18Ni9Ti、42CrMo，锯床锯切成段，0Cr18Ni9Ti圆钢(1)夹持在摩擦焊机的旋转夹具中；42CrMo圆钢(2)外圆上装一个拘束套(3)并夹持在摩擦焊机的移动夹具中；以转速1100rpm，起始摩擦压力80～90MPa，摩擦焊接1.2～2.0秒，工进速度1.5mm/s；以转速1450rpm，工进速度3.5mm/s，二级摩擦压力160～180MPa，摩擦焊接5～7秒；以转速1300rpm，工进速度3.5mm/s，三级摩擦压力100～120MPa，摩擦焊接7～8秒后刹车制动；同时加以240～270MPa顶锻压力，并保持顶锻压力6～8秒。

Description

污水泵电机轴摩擦焊接方法
技术领域
本发明涉及一种污水泵电机轴在连续驱动摩擦焊机上的摩擦焊接方法。
背景技术
随着社会的进步，生活水平的不断提高和环保意识的加强，工业废水、生活污水都必须经过有效的废物处理，才能排放或循环再利用，以实现可持续发展。污水泵电机轴延伸到污水泵中，成为污水泵泵轴，污水泵电机轴和污水泵泵轴是同一根轴，污水泵中充满各种腐蚀性物质，使得在污水泵中的电机轴必须耐腐蚀，通常选用不锈钢0Cr18Ni9Ti，为了降低产品成本污水泵电机内部的电机轴通常选用合金结构钢42CrMo，将两种材料焊接在一起制成污水泵电机轴。目前通常是将锯床锯切下来的不锈钢0Cr18Ni9Ti与合金结构钢42CrMo的焊接端面加工平整、加工出焊接坡口，采用二氧化碳气体保护焊，将不锈钢0Cr18Ni9Ti与合金结构钢42CrMo焊接在一起，制成污水泵电机轴；由于二氧化碳气体保护焊是熔化焊，焊缝内部存在气孔、夹渣、晶粒粗大、容易出现晶间腐蚀，污水泵电机轴焊缝强度低，容易从焊缝处断裂，导致污水泵电机轴批量报废；焊接前需要将焊丝烘干，以去除焊丝中的水份，避免焊接时产生氢脆现象导致焊缝强度差，这样增加了辅助工作时间，降低了生产效率，提高了生产成本；锯床锯切下来的不锈钢0Cr18Ni9Ti与合金结构钢42CrMo不能直接焊接，需要将焊接端面加工平整、加工出焊接坡口，这些工作的完成需要增加机械加工设备、安排加工工序、增加焊件转运环节，导致制造时间长、生产成本大、企业效益低。
发明内容
为了解决锯床锯切下来的不锈钢0Cr18Ni9Ti与合金结构钢42CrMo不能直接焊接，需要将焊接端面加工平整、加工出焊接坡口，采用二氧化碳气体保护焊将两种材料焊接成一体制成污水泵电机轴，焊接前焊丝需要烘干，增加了辅助工作时间，降低了生产效率，提高了生产成本；需要增加机械加工设备、安排加工工序、增加焊件转运环节，导致制造时间长、生产成本大、企业效益低；以及焊缝内部存在气孔、夹渣、晶粒粗大、容易出现晶间腐蚀，污水泵电机轴焊缝强度低，容易从焊缝处断裂，污水泵电机轴批量报废的问题。本发明提供一种污水泵电机轴在连续驱动摩擦焊机上的摩擦焊接方法。
解决其技术问题所采用的方案是：将材料分别是不锈钢0Cr18Ni9Ti和合金结构钢42CrMo的圆钢，通过锯床锯切成段焊接面不需要进行进行机械加工，焊接端面与圆钢的外圆垂直度、平面度控制在2mm以内，将材料是不锈钢0Cr18Ni9Ti的圆钢夹持在摩擦焊机的旋转夹具中，将材料是合金结构钢42CrMo的圆钢夹持在摩擦焊机的移动夹具中；在合金结构钢42CrMo圆钢的外圆上、焊接端面附近装一个拘束套，以减少摩擦焊接时42CrMo发热快容易产生塑性变形的现象，将焊接热量集中在焊接面上，使得0Cr18Ni9Ti和42CrMo都产生塑性变形；以转速1100rpm，起始摩擦压力80～90MPa，摩擦焊接1.2～2.0秒，工进速度1.5mm/s，实现初始摩擦，实现焊接面温度上升；再以转速1450rpm，工进速度3.5mm/s，二级摩擦压力160～180MPa，摩擦焊接5～7秒；以转速1300rpm，工进速度3.5mm/s，三级摩擦压力100～120MPa，进行稳定摩擦焊接7～8秒后刹车制动；刹车制动的同时加以240～270MPa的顶锻压力，并保持顶锻压力6～8秒。采用三级摩擦的焊接方法，摩擦过程分为初始摩擦、二级摩擦、三级摩擦，初始摩擦使凹凸不平的焊接端面温度升高、材料软化；二级摩擦在大压力作用下焊接端面温度进一步升高，焊接材料端面的塑性增强、强度下降，焊接材料凹凸不平的焊接端面被磨损、消耗掉，光滑、平整、未受污染的材料相互接触、摩擦、加剧分子热扩散作用，外观表现为材料被不断从焊接面处挤出；在三级摩擦压力作用时，摩擦焊接没有了因为焊接面凹凸不平引起的振动现象，焊接面处于一种稳定的摩擦状态，焊接面的温度场稳定、持续、高效，使得两个被焊材料焊接面上热扩散作用进一步加强，材料摩擦变形充分，在顶锻压力的作用，焊缝处金属为锻造组织，焊缝晶粒细化、组织致密、质量高、性能好。
本发明的有益效果是：通过这种摩擦焊接方法制造的污水泵电机轴，解决了锯床锯切下来，材料分别是不锈钢0Cr18Ni9Ti和合金结构钢42CrMo的圆钢，无法直接焊接，需要将焊接面加工平整后再焊接，导致的导致制造时间长、生产成本大、企业效益低的问题，生产效率提高了5～7倍；摩擦焊接的焊缝处金属为锻造组织，焊缝晶粒细化、组织致密、质量高、性能好，焊接处没有做为填充金属的焊丝或焊条，焊接时母材也没有熔化，焊缝处没有气孔、夹渣等焊接缺陷；焊缝处的抗拉强度σb≥680MPa、延伸率δ≥25％，超过了国家标准要求，产品合格率提高到99.98％。
下面结合实施例对本发明作进一步说明
图1：不锈钢0Cr18Ni9Ti圆钢摩擦焊接前结构示意图。
图2：合金结构钢42CrMo圆钢摩擦焊接前结构示意图。
图3：不锈钢0Cr18Ni9Ti圆钢、合金结构钢42CrMo圆钢运动轨迹示意图。
图4：不锈钢0Cr18Ni9Ti圆钢焊接面、合金结构钢42CrMo圆钢焊接面接触示意图。
图5：不锈钢0Cr18Ni9Ti圆钢和合金结构钢42CrMo圆钢初始摩擦示意图。
图6：不锈钢0Cr18Ni9Ti圆钢和合金结构钢42CrMo圆钢二级摩擦示意图。
图7：不锈钢0Cr18Ni9Ti圆钢和合金结构钢42CrMo圆钢三级摩擦示意图。
图8：污水泵电机轴摩擦焊接结构示意图。
图中：1.不锈钢0Cr18Ni9Ti圆钢  2.合金结构钢42CrMo圆钢
3.拘束套
具体实施方式
实施例1：PW型7.5KW污水泵电机轴的摩擦焊接。将直径是￠40，材料分别是不锈钢0Cr18Ni9Ti和合金结构钢42CrMo的圆钢，通过锯床锯切成段，将材料是不锈钢0Cr18Ni9Ti的圆钢1夹持在C-50型摩擦焊机的旋转夹具中，将材料是合金结构钢42CrMo的圆钢2夹持在C-50型摩擦焊机的移动夹具中；在合金结构钢42CrMo圆钢的外圆上、焊接端面附近装一个拘束套3；以转速1100rpm，起始摩擦压力80～90MPa，摩擦焊接1.2～2.0秒，工件速度1.5mm/s，实现初始摩擦，实现焊接面温度上升；再以转速1450rpm，工件速度3.5mm/s，二级摩擦压力160～180MPa，摩擦焊接5～7秒；以转速1300rpm，工件速度3.5mm/s，三级摩擦压力100～120MPa，进行稳定摩擦焊接7～8秒后刹车制动；刹车制动的同时加以240～270MPa的顶锻压力，并保持顶锻压力6～8秒。在C-50型摩擦焊机上实现PW型7.5KW污水泵电机轴摩擦焊接的顺利完成，经检测焊缝处的抗拉强度σb≥680MPa、延伸率δ≥25％，满足使用要求。

Claims (4)

1.污水泵电机轴摩擦焊接方法，其特征是：将材料是不锈钢OCr18Ni9Ti的圆钢夹持在摩擦焊机的旋转夹具中，将材料是合金结构钢42CrMo的圆钢夹持在摩擦焊机的移动夹具中；以转速1100rpm，起始摩擦压力80～90MPa，摩擦焊接1.2～2.0秒，工进速度1.5mm/s，实现初始摩擦；再以转速1450rpm，工进速度3.5mm/s，二级摩擦压力160～180MPa，摩擦焊接5～7秒；以转速1300rpm，工进速度3.5mm/s，三级摩擦压力100～120MPa，进行稳定摩擦焊接7～8秒后刹车制动；刹车制动的同时加以240～270MPa的顶锻压力，并保持顶锻压力6～8秒。
2.根据权利要求1所述的污水泵电机轴摩擦焊接方法，其特征是：不锈钢OCr18Ni9Ti和合金结构钢42CrMo的圆钢，通过锯床锯切成段不需要对焊接面进行进行机械加工，焊接端面与圆钢的外圆垂直度、平面度在2mm以内。
3.根据权利要求1所述的污水泵电机轴摩擦焊接方法，其特征是：在合金结构钢42CrMo圆钢的外圆上、焊接端面附近装一个拘束套。
4.根据权利要求1所述的污水泵电机轴摩擦焊接方法，其特征是：采用三级摩擦，摩擦过程分为初始摩擦、二级摩擦、三级摩擦。
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