CN107457481A - 用于阀门阀体的摩擦焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于阀门阀体的摩擦焊接方法，阀门阀体由阀腔体和连接法兰焊接而成，方法的步骤如下：(a)锻造阀腔体坯件，将圆棒坯件切割下料；(b)将阀腔体坯件夹持在旋转夹具上，将圆棒坯件夹持在移动旋转夹具上，并保持两坯件的轴线重合；(c)旋转阀腔体坯件，并旋转圆棒坯件，同时使圆棒坯件朝向阀腔体坯件的方向移动，通过阀腔体坯件的待焊面的旋转和圆棒坯件的摩擦面的旋转挤压，使圆棒坯件的摩擦面与阀腔体坯件的待焊面摩擦生热并熔接在一起，从而实现圆棒坯件和阀腔体坯件的摩擦焊接，形成整体坯件；本发明能够满足阀门阀体的装配精度和连接强度，减少其气孔和砂眼的产生，简化生产工序和加工难度，提高生产效率，降低生产成本。

Description

用于阀门阀体的摩擦焊接方法
技术领域
本发明涉及一种用于阀门阀体的摩擦焊接方法。
背景技术
目前，阀门阀体具有两种制造方式，第一种是铸造，其能够整体铸造，但是铸造后的铸件气孔多，砂眼多，质量不高；另外一种是锻造，但是现有技术中，只能先分别锻造阀腔体和连接法兰，再将两种焊接在一起，这种方式虽然能够避免铸造件气孔多和砂眼多的缺陷，但是其整体质量依赖于焊接的水平，如果焊接质量不高，导致的阀门阀体的质量也不会很高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种用于阀门阀体的摩擦焊接方法，它不仅能够满足阀门阀体的装配精度和连接强度，减少其气孔和砂眼的产生，简化生产工序和加工难度，提高生产效率，降低生产成本。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种用于阀门阀体的摩擦焊接方法，所述阀门阀体由阀腔体和连接法兰焊接而成，方法的步骤如下：
(a)锻造形成阀腔体的阀腔体坯件，并清理阀腔体坯件上需要摩擦焊接的待焊面；将形成连接法兰的圆棒坯件切割下料；
(b)将阀腔体坯件夹持在旋转夹具上，将圆棒坯件夹持在移动旋转夹具上，并保持阀腔体坯件的轴线和圆棒坯件的轴线重合，同时使圆棒坯件的摩擦面对着阀腔体坯件的待焊面；
(c)旋转阀腔体坯件，并旋转圆棒坯件，同时使圆棒坯件朝向阀腔体坯件的方向移动，通过阀腔体坯件的待焊面的旋转和圆棒坯件的摩擦面的旋转挤压，使圆棒坯件的摩擦面与阀腔体坯件的待焊面摩擦生热，并熔接在一起，从而实现圆棒坯件和阀腔体坯件的摩擦焊接，形成整体坯件；其中，圆棒坯件的旋转方向与阀腔体坯件的旋转方向相反；
(d)对摩擦焊接后的整体坯件进行后期加工处理，形成阀门阀体。
进一步，在步骤(c)中，摩擦生热采用三级摩擦，在第一级摩擦过程中，阀腔体坯件的转速为1000rpm～1050rpm，圆棒坯件的转速为1050rpm～1100rpm，摩擦压力为100MPa～110MPa，摩擦焊接时间为4秒～6秒，圆棒坯件的工进速度为2mm/s～3mm/s；在第二级摩擦过程中，阀腔体坯件的转速为1100rpm～1200rpm，圆棒坯件的转速为1200rpm～1300rpm，摩擦压力为120MPa～130MPa，摩擦焊接时间为7秒～9秒，圆棒坯件的工进速度为3.5mm/s～4.5mm/s；在第三级摩擦过程中，阀腔体坯件的转速为1250rpm～1300rpm，圆棒坯件的转速为1300rpm～1400rpm，摩擦压力为200MPa～230MPa，摩擦焊接时间为10～12秒，圆棒坯件的工进速度为3.5mm/s～4.5mm/s；摩擦生热过后，停止阀腔体坯件的旋转和圆棒坯件的旋转，对圆棒坯件进给顶锻，并顶锻保压。
进一步，顶锻过程中，顶锻压力为300MPa～320MPa，顶锻保压时间为6～9秒。
进一步，所述圆棒坯件在摩擦焊接过程中在轴向上的变形比为(6～8)：1。
进一步，在步骤(d)中，后期加工处理中包括车削中间孔和加工摩擦焊接后的圆棒坯件的外圆面。
采用了上述技术方案后，本发明将阀腔体坯件和圆棒坯件通过摩擦焊接的方式进行焊接，不需要阀腔体坯件和连接法兰坯件之间设置焊接坡口，省略了开坡口的工序，本发明通过摩擦焊接方式，焊接自动化程度高，提高了生产效率，降低了生产成本，质量可靠；另外，本发明具体设置的三段式摩擦生热方式，能够最大限度地保证摩擦焊接的质量，焊接后美观。
附图说明
图1为本发明的阀门阀体摩擦焊接前的结构示意图；
图2为本发明的阀门阀体摩擦焊接中的结构示意图；
图3为本发明的阀门阀体成型后的结构剖视图。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
如图1～3所示，一种用于阀门阀体的摩擦焊接方法，所述阀门阀体由阀腔体b1和连接法兰b2焊接而成，方法的步骤如下：
(a)锻造形成阀腔体b1的阀腔体坯件a1，并清理阀腔体坯件a1上需要摩擦焊接的待焊面；将形成连接法兰b2的圆棒坯件a2切割下料；
(b)将阀腔体坯件a1夹持在旋转夹具上，将圆棒坯件a2夹持在移动旋转夹具上，并保持阀腔体坯件a1的轴线和圆棒坯件a2的轴线重合，同时使圆棒坯件a2的摩擦面对着阀腔体坯件a1的待焊面；
(c)旋转阀腔体坯件a1，并旋转圆棒坯件a2，同时使圆棒坯件a2朝向阀腔体坯件a1的方向移动，通过阀腔体坯件a1的待焊面的旋转和圆棒坯件a2的摩擦面的旋转挤压，使圆棒坯件a2的摩擦面与阀腔体坯件a1的待焊面摩擦生热，并熔接在一起，从而实现圆棒坯件a2和阀腔体坯件a1的摩擦焊接，形成整体坯件；其中，圆棒坯件a2的旋转方向与阀腔体坯件a1的旋转方向相反；
(d)对摩擦焊接后的整体坯件进行后期加工处理，形成阀门阀体。
在步骤(c)中，摩擦生热采用三级摩擦，在第一级摩擦过程中，阀腔体坯件a1的转速为1000rpm，圆棒坯件a2的转速为1050rpm，摩擦压力为100MPa，摩擦焊接时间为4秒，圆棒坯件a2的工进速度为2mm/s；在第二级摩擦过程中，阀腔体坯件a1的转速为1100rpm，圆棒坯件a2的转速为1200rpm，摩擦压力为120MPa，摩擦焊接时间为7秒，圆棒坯件a2的工进速度为3.5mm/s；在第三级摩擦过程中，阀腔体坯件a1的转速为1250rpm，圆棒坯件a2的转速为1300rpm，摩擦压力为200MPa，摩擦焊接时间为10秒，圆棒坯件a2的工进速度为3.5mm/s；摩擦生热过后，停止阀腔体坯件a1的旋转和圆棒坯件a2的旋转，对圆棒坯件a2进给顶锻，并顶锻保压。
顶锻过程中，顶锻压力为300MPa，顶锻保压时间为6秒。
所述圆棒坯件a2在摩擦焊接过程中在轴向上的变形比为6：1。
在步骤(d)中，后期加工处理中包括车削中间孔和加工摩擦焊接后的圆棒坯件a2的外圆面。
实施例二
一种用于阀门阀体的摩擦焊接方法，所述阀门阀体由阀腔体b1和连接法兰b2焊接而成，方法的步骤如下：
(a)锻造形成阀腔体b1的阀腔体坯件a1，并清理阀腔体坯件a1上需要摩擦焊接的待焊面；将形成连接法兰b2的圆棒坯件a2切割下料；
(b)将阀腔体坯件a1夹持在旋转夹具上，将圆棒坯件a2夹持在移动旋转夹具上，并保持阀腔体坯件a1的轴线和圆棒坯件a2的轴线重合，同时使圆棒坯件a2的摩擦面对着阀腔体坯件a1的待焊面；
(c)旋转阀腔体坯件a1，并旋转圆棒坯件a2，同时使圆棒坯件a2朝向阀腔体坯件a1的方向移动，通过阀腔体坯件a1的待焊面的旋转和圆棒坯件a2的摩擦面的旋转挤压，使圆棒坯件a2的摩擦面与阀腔体坯件a1的待焊面摩擦生热，并熔接在一起，从而实现圆棒坯件a2和阀腔体坯件a1的摩擦焊接，形成整体坯件；其中，圆棒坯件a2的旋转方向与阀腔体坯件a1的旋转方向相反；
(d)对摩擦焊接后的整体坯件进行后期加工处理，形成阀门阀体。
2、根据权利要求1所述的用于阀门阀体的摩擦焊接方法，其特征在于：在步骤(c)中，摩擦生热采用三级摩擦，在第一级摩擦过程中，阀腔体坯件a1的转速为1050rpm，圆棒坯件a2的转速为1100rpm，摩擦压力为110MPa，摩擦焊接时间为6秒，圆棒坯件a2的工进速度为3mm/s；在第二级摩擦过程中，阀腔体坯件a1的转速为1200rpm，圆棒坯件a2的转速为1300rpm，摩擦压力为130MPa，摩擦焊接时间为9秒，圆棒坯件a2的工进速度为4.5mm/s；在第三级摩擦过程中，阀腔体坯件a1的转速为1300rpm，圆棒坯件a2的转速为1400rpm，摩擦压力为230MPa，摩擦焊接时间为12秒，圆棒坯件a2的工进速度为4.5mm/s；摩擦生热过后，停止阀腔体坯件a1的旋转和圆棒坯件a2的旋转，对圆棒坯件a2进给顶锻，并顶锻保压。
3、根据权利要求2所述的用于阀门阀体的摩擦焊接方法，其特征在于：顶锻过程中，顶锻压力为320MPa，顶锻保压时间为9秒。
4、根据权利要求1所述的用于阀门阀体的摩擦焊接方法，其特征在于：所述圆棒坯件a2在摩擦焊接过程中在轴向上的变形比为8：1。
5、根据权利要求1所述的用于阀门阀体的摩擦焊接方法，其特征在于：在步骤(d)中，后期加工处理中包括车削中间孔和加工摩擦焊接后的圆棒坯件a2的外圆面。
以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于阀门阀体的摩擦焊接方法，所述阀门阀体由阀腔体(b1)和连接法兰(b2)焊接而成，其特征在于方法的步骤如下：
(a)锻造形成阀腔体(b1)的阀腔体坯件(a1)，并清理阀腔体坯件(a1)上需要摩擦焊接的待焊面；将形成连接法兰(b2)的圆棒坯件(a2)切割下料；
(b)将阀腔体坯件(a1)夹持在旋转夹具上，将圆棒坯件(a2)夹持在移动旋转夹具上，并保持阀腔体坯件(a1)的轴线和圆棒坯件(a2)的轴线重合，同时使圆棒坯件(a2)的摩擦面对着阀腔体坯件(a1)的待焊面；
(c)旋转阀腔体坯件(a1)，并旋转圆棒坯件(a2)，同时使圆棒坯件(a2)朝向阀腔体坯件(a1)的方向移动，通过阀腔体坯件(a1)的待焊面的旋转和圆棒坯件(a2)的摩擦面的旋转挤压，使圆棒坯件(a2)的摩擦面与阀腔体坯件(a1)的待焊面摩擦生热，并熔接在一起，从而实现圆棒坯件(a2)和阀腔体坯件(a1)的摩擦焊接，形成整体坯件；其中，圆棒坯件(a2)的旋转方向与阀腔体坯件(a1)的旋转方向相反；
(d)对摩擦焊接后的整体坯件进行后期加工处理，形成阀门阀体。
2.根据权利要求1所述的用于阀门阀体的摩擦焊接方法，其特征在于：在步骤(c)中，摩擦生热采用三级摩擦，在第一级摩擦过程中，阀腔体坯件(a1)的转速为1000rpm～1050rpm，圆棒坯件(a2)的转速为1050rpm～1100rpm，摩擦压力为100MPa～110MPa，摩擦焊接时间为4秒～6秒，圆棒坯件(a2)的工进速度为2mm/s～3mm/s；在第二级摩擦过程中，阀腔体坯件(a1)的转速为1100rpm～1200rpm，圆棒坯件(a2)的转速为1200rpm～1300rpm，摩擦压力为120MPa～130MPa，摩擦焊接时间为7秒～9秒，圆棒坯件(a2)的工进速度为3.5mm/s～4.5mm/s；在第三级摩擦过程中，阀腔体坯件(a1)的转速为1250rpm～1300rpm，圆棒坯件(a2)的转速为1300rpm～1400rpm，摩擦压力为200MPa～230MPa，摩擦焊接时间为10～12秒，圆棒坯件(a2)的工进速度为3.5mm/s～4.5mm/s；摩擦生热过后，停止阀腔体坯件(a1)的旋转和圆棒坯件(a2)的旋转，对圆棒坯件(a2)进给顶锻，并顶锻保压。
3.根据权利要求2所述的用于阀门阀体的摩擦焊接方法，其特征在于：顶锻过程中，顶锻压力为300MPa～320MPa，顶锻保压时间为6～9秒。
4.根据权利要求1所述的用于阀门阀体的摩擦焊接方法，其特征在于：所述圆棒坯件(a2)在摩擦焊接过程中在轴向上的变形比为(6～8)：1。
5.根据权利要求1所述的用于阀门阀体的摩擦焊接方法，其特征在于：在步骤(d)中，后期加工处理中包括车削中间孔和加工摩擦焊接后的圆棒坯件(a2)的外圆面。
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