CN105436698A - 一种铝合金摩擦焊焊接工艺 - Google Patents

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王俊伟
陈观荣
朱国利
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Wanxiang Qianchao Transmission Shaft Co Ltd
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    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
    • B23K20/122—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding
    • B23K20/1225—Particular aspects of welding with a non-consumable tool
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Abstract

本发明涉及一种铝合金摩擦焊焊接工艺，该摩擦焊焊接工艺步骤如下：1)、将两个零部件放置在设备工装上，并受电脑程序控制，通过设备工装上的伺服电机和主轴使两个零部件的焊界面相互接触，并在摩擦压力的作用下通过相对运动进行摩擦，使机械能转变为热能；2)、利用摩擦热产生的高温热塑性和摩擦压力去除焊界面的氧化物，经过一段设定时间或一设定长度的磨耗后，达到了一定的界面温度和温度梯度；3)、制动并施加顶锻压力并保持一段时间，在原子间引力大于斥力的作用下进行焊合，并通过原子扩散和再结晶形成结合牢固的可靠的焊接接头；本发明具有焊接质量稳定性好、操作方便安全、绿色环保的优点。

Description

一种铝合金摩擦焊焊接工艺
技术领域
本发明属于摩擦焊焊接工艺技术领域，尤其涉及一种铝合金摩擦焊焊接工艺。
背景技术
现行业内普遍采用气体保护焊接，气体焊接是在加热(或同时加压)的条件下，依靠金属熔融状态下分子之间的结合力，把两个或几个零件连成一个不可拆卸整体构件的工艺过程；通过上述气体保护焊接工艺的产品结构如附图1所示，其存在以下缺点：
1、焊接热影响区域宽应力变形大总成直线度偏差大；
2、焊缝成型尺寸不均匀影响外观；
3、焊缝表面易出现咬边、气孔、飞溅、弧坑等缺陷；
4、因焊接变形引起总成直线度偏差大，最终造成传动轴初始不平衡量大，配重多影响外观和增加凸点焊接生产成本；
5、熔化焊过程有光辐、烟尘、废气废渣等有害物质，对环境有一定污染，对操作员工有一定职业危害。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种具有焊接质量稳定性好、操作方便安全、绿色环保的铝合金摩擦焊焊接工艺。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，该摩擦焊焊接工艺步骤如下：
1)、将两个零部件放置在设备工装上，并受电脑程序控制，通过设备工装上的伺服电机和主轴使两个零部件的焊界面相互接触，并在摩擦压力的作用下通过相对运动进行摩擦，使机械能转变为热能；
2)、利用摩擦热产生的高温热塑性和摩擦压力去除焊界面的氧化物，经过一段设定时间或一设定长度的磨耗后，达到了一定的界面温度和温度梯度；
3)、制动并施加顶锻压力并保持一段时间，在原子间引力大于斥力的作用下进行焊合，并通过原子扩散和再结晶形成结合牢固的可靠的焊接接头。
作为优选，所述的两个零部件的焊界面摩擦中的相对运动为一静一动的运动方式，即一个零部件静止不动，另一个零部件运动。
本发明的有益效果为：摩擦焊产品总长、相位角、总成直线度都是由设备伺服电机和设备工装保证，整个焊接过程受电脑程序控制，压焊在一台机上一次性完成，人为影响因素几乎没有，焊缝为压力焊挤压成形，焊缝组织致密，内部无气孔、夹渣、未焊透、裂纹等缺陷。
附图说明
图1是通过气体保护焊接工艺的产品结构示意图。
图2是本发明的通过摩擦焊焊接工艺的产品结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明做详细的介绍：本发明的摩擦焊焊接工艺步骤如下：
1)、将两个零部件放置在设备工装上，并受电脑程序控制，通过设备工装上的伺服电机和主轴使两个零部件的焊界面相互接触，并在摩擦压力的作用下通过相对运动进行摩擦，使机械能转变为热能；
2)、利用摩擦热产生的高温热塑性和摩擦压力去除焊界面的氧化物，经过一段设定时间或一设定长度的磨耗后，达到了一定的界面温度和温度梯度；
3)、制动并施加顶锻压力并保持一段时间，在原子间引力大于斥力的作用下进行焊合，并通过原子扩散和再结晶形成结合牢固的可靠的焊接接头。
通过上述摩擦焊焊接工艺的产品结构如附图2所示，具有以下特点：
1、焊接热影响区域窄应力变形小总成直线度偏差小。
2、焊缝成型尺寸均匀、美观。
3、焊缝质量稳定，缺陷不易产生。
4、焊接变形引起总成直线度偏差小，传动轴初始不平衡量较熔化焊产品降低80％以上。
所述的两个零部件的焊界面摩擦中的相对运动为一静一动的运动方式，即一个零部件静止不动，另一个零部件运动。
本发明的创新点在于：
1、焊接质量稳定性好：焊接温度更低加之形变强化组织更细密，焊缝强度高于母材(形变强化和快速冷却：热量小、冷铁吸热快)，热变形和热影响区小，无气孔、飞溅、裂纹、咬边、虚焊、偏焊等熔化焊常见的缺陷。
2、材料的适应性好：对于传动轴来说，可容易实现钢对钢、铝对铝、钢对铝合金等焊接。
3、能耗低：消耗功率与其他焊接方法相比为其1/5～1/20。
4、设备自动化程度高(调试与维修要求高)，操作相对简单。
5、绿色环保：无电弧刺眼亮光和有毒气体排放，不用焊丝和保护气体，改善了工作环境，防止员工职业病的发生。
6、适合大批量生产。
7、生产节拍快。
8、焊合总成加工精度高：设备采用两台伺服电机控制行程，最终总成长度变化≤1mm，两端跳动≤0.3mm，花键轴齿径跳动≤0.10mm，两端零件相位差≤1°。
9、焊缝质量可靠：焊接采用总全长控制方式，摩擦时是控制长度，顶锻时是控制压力和时间，主轴采用两台伺服电机控制。
10、操作方便安全：有光珊防护，触摸屏集成控制，生产程序及工艺参数编制设定后一键即可完成焊接过程。
可以理解的是，对本领域技术人员来说，对本发明的技术方案及发明构思加以等同替换或改变都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种铝合金摩擦焊焊接工艺，其特征在于：该摩擦焊焊接工艺步骤如下：
1)、将两个零部件放置在设备工装上，并受电脑程序控制，通过设备工装上的伺服电机和主轴使两个零部件的焊界面相互接触，并在摩擦压力的作用下通过相对运动进行摩擦，使机械能转变为热能；
2)、利用摩擦热产生的高温热塑性和摩擦压力去除焊界面的氧化物，经过一段设定时间或一设定长度的磨耗后，达到了一定的界面温度和温度梯度；
3)、制动并施加顶锻压力并保持一段时间，在原子间引力大于斥力的作用下进行焊合，并通过原子扩散和再结晶形成结合牢固的可靠的焊接接头。
2.根据权利要求1所述的铝合金摩擦焊焊接工艺，其特征在于：所述的两个零部件的焊界面摩擦中的相对运动为一静一动的运动方式，即一个零部件静止不动，另一个零部件运动。
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