CN114101895B - 一种环形封闭冷却腔体摩擦焊接头飞边控制方法 - Google Patents

一种环形封闭冷却腔体摩擦焊接头飞边控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114101895B
CN114101895B CN202111311755.XA CN202111311755A CN114101895B CN 114101895 B CN114101895 B CN 114101895B CN 202111311755 A CN202111311755 A CN 202111311755A CN 114101895 B CN114101895 B CN 114101895B
Authority
CN
China
Prior art keywords
welded
welding
friction welding
annular
clamping tool
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111311755.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN114101895A (zh
Inventor
刘正涛
陈大军
李忠盛
黄安畏
丛大龙
付扬帆
代野
江波
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
No 59 Research Institute of China Ordnance Industry
Original Assignee
No 59 Research Institute of China Ordnance Industry
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by No 59 Research Institute of China Ordnance Industry filed Critical No 59 Research Institute of China Ordnance Industry
Priority to CN202111311755.XA priority Critical patent/CN114101895B/zh
Publication of CN114101895A publication Critical patent/CN114101895A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114101895B publication Critical patent/CN114101895B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • 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
    • B23K20/1245—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 characterised by the apparatus
    • B23K20/1255—Tools therefor, e.g. characterised by the shape of the probe
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • 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
    • B23K20/26—Auxiliary equipment

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

本发明提供一种环形封闭冷却腔体摩擦焊接头飞边控制方法，具体为：a、摩擦焊接头结构设计，b、夹持工装加工，c、焊接前处理，d、摩擦焊接处理，以及e、焊后处理。该方法通过将高温合金与不锈钢异种金属的待焊接面的环形封闭腔体（30）口部加工成“小倒角+1/4圆弧”的“非对称缺口”结构，从而在满足焊件轴向烧损量的前提下，有效减少或消除异种金属之间的冷却腔体内的焊接飞边，从而避免焊接飞边堵塞冷却通道、保证焊接后环形冷却腔体的冷却效果。

Description

一种环形封闭冷却腔体摩擦焊接头飞边控制方法
技术领域
本发明涉及固相焊技术领域，具体涉及一种环形封闭冷却腔体摩擦焊接头飞边控制方法。
背景技术
高温合金与不锈钢的复合结构具有高温高强、优异的抗氧化和抗热腐蚀性能，并极大地降低了结构整体的制造成本，因此，该复合结构在材料合理利用、经济效益等方面具有极大的优越性。同时，现有技术中为实现工业化中的结构高紧凑、轻量化减重的目的，通常采用结构与功能一体化设计，如封闭腔体、封闭通道、薄壁中空结构结构，它们具备储存油、水、气体等冷却介质的功能，进而有效实现高温条件下关重件的快速冷却，从而实现结构效率最高化、显著提高关重件的使用可靠性与使用寿命。目前，高温合金与不锈钢环形封闭冷却腔体复合结构在航空发动机、汽车发动机、燃气轮机、核电及石油化工等领域的具有广泛应用。
现有技术针对高温合金与不锈钢两种难焊异种金属的环形封闭冷却腔体结构的连接，通常采用激光焊、电子束焊、电弧焊等熔焊工艺或钎焊、真空扩散技术。然而，激光焊、电子束焊、电弧焊等熔焊工艺仅容易对外环焊缝进行施焊，而无法有效对封闭腔体内的焊缝进行施焊，同时，焊后接头易产生气孔、裂纹等冶金缺陷，焊缝强度和焊接精度难以保证；钎焊、真空扩散技术用于两种异种金属之间的焊接存在焊接强度低、焊接效率低的问题，无法满足优质高效的连接、严重影响焊接构件在静载或动载服役条件下的可靠性。
现有技术中针对回转体类难焊异种金属之间的连接通常采用惯性摩擦焊，惯性摩擦焊具有焊后组织细小、缺陷少以及旋转摩擦的独特焊接方式。然而，针对于带有环形封闭腔体结构的高温合金与不锈钢异种金属之间，惯性摩擦焊通常会有较大的金属焊接挤出飞边，此飞边将严重堵塞封闭腔体结构的冷却通道，从而影响构件的冷却效果。
发明内容
针对以上现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种环形封闭冷却腔体摩擦焊接头飞边控制方法，该方法在满足焊件轴向烧损量的前提下，能够有效减少或消除异种金属（高温合金与不锈钢）之间的冷却腔体内的焊接飞边，从而避免焊接飞边堵塞冷却通道、保证焊接后环形冷却腔体的冷却效果。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种环形封闭冷却腔体摩擦焊接头飞边控制方法，其特征在于：
a、摩擦焊接头结构设计：分别对高温合金与不锈钢待焊接面的环形封闭腔体口部进行结构设计，设计出高温合金待焊接面的环形封闭腔体口部为环形倒角结构、不锈钢待焊接面的环形封闭腔体口部为环形圆弧结构的“非对称缺口”结构；
b、夹持工装加工：分别根据高温合金焊接的结构尺寸以及不锈钢焊件的结构尺寸加工出用于夹持高温合金待焊件的第一夹持工装与用于夹持不锈钢待焊件的第二夹持工装；
c、焊接前处理：根据焊件结构尺寸，对高温合金待焊件与不锈钢待焊件进行机械加工，加工出待焊件毛坯，并对待焊接部位进行去铁锈、去毛刺、去油污处理；
d、摩擦焊接处理：将第一夹持工装与第二夹持工装分别安装装在摩擦焊机的主轴与移动滑台上（不限定是第一夹持工装还是第二夹持工装安装在摩擦焊机的主轴上、自然也不限定是第一夹持工装还是第二夹持工装安装在摩擦焊机的移动滑台上），并采用第一夹持工装对高温合金待焊件毛坯进行预夹紧、采用第二夹持工装对不锈钢待焊件毛坯进行预夹紧；然后在摩擦焊机控制界面进行焊接参数的设置，开启摩擦焊机，完成待焊件毛坯（即高温合金待焊件毛坯与不锈钢待焊件毛坯）摩擦、顶锻保压的摩擦焊接工序；
e、焊后处理：分别松开第一夹持工装与第二夹持工装，取下焊接件，完成焊接；然后通过机械加工去除焊接件封闭腔体外（即焊接处外壁）的飞边。
通过“非对称缺口”结构，有效避免高温合金与不锈钢异种金属焊接时，由于金属材料不同而导致的强度等性能不同、造成焊接时飞边差异性较大的问题，从而有利于摩擦焊接时飞边的翻卷填充，避免未焊合缺陷、保证可填充容量大，进而避免飞边挤入冷却腔体对冷却介质形成阻碍作用，保证环形封闭腔体的冷却作用。
作进一步优化，所述高温合金与不锈钢待焊接面的环形封闭腔体由外环和内环两个焊接面组成，所述外环外径尺寸为Φ80～200mm，壁厚为3～10mm；内环外径尺寸为Φ40～130mm，壁厚为3～10mm。
作进一步优化，所述“非对称缺口”结构的轴向尺寸比摩擦焊接总烧量长2～5mm（即环形圆弧结构的轴向高度与环形倒角结构的轴向高度之和等于摩擦焊接总烧量S+2～5mm）。
作进一步优化，所述环形倒角结构与所述高温合金待焊接面平面的角度为42～48°。
作进一步优化，所述环形圆弧结构为1/4圆弧状结构；所述环形圆弧结构在轴向的高度比所述环形倒角结构在轴向的高度高5～10mm，从而避免异种金属间飞边大小不一致的问题。
作进一步优化，所述第一夹持工装与所述第二夹持工装均为外夹式弹性夹持工装且均采用40CrNiMo或40Cr中碳调质钢中的任一种材料制备得到。
作进一步优化，所述摩擦焊机旋转飞轮的转动惯量为2kg•m2～164kg•m2。
作进一步优化，所述摩擦焊机的焊接参数具体为：摩擦转速1200r/min～1550r/min，摩擦压力3MPa～8MPa，顶锻转速450r/min～900r/min，顶锻压力5MPa～15MPa。
本发明具有如下技术效果：
本申请通过“小倒角+1/4圆弧”的“非对称缺口”结构的焊接接头设计，在满足轴向焊接烧损量的前提下，使得两种异种金属两侧焊接飞边对称并挤入、填充至设计的“非对称缺口”内，从而避免飞边进入环形封闭腔体内、对冷却通道形成阻碍，降低冷却通道的散热能力；本申请方法挤入环形封闭腔体的飞边高度不超过1.2mm，有效解决了飞边堵塞冷却通道的问题，从而显著提高结构件的冷却散热能力。
附图说明
图1为本发明实施例中高温合金与不锈钢异种金属环形封闭冷却腔体摩擦焊接头的结构示意图。
图2为本发明实施例中摩擦焊接过程中飞边对比图；其中，图2（a）为焊前结构；图2（b）为焊中结构；图2（c）为焊后加工结构。
图3为现有常规摩擦焊接过程中飞边对比图；其中，图3（a）为焊前结构；图3（b）为焊中结构；图3（c）为焊后加工结构。
其中，10、高温合金待焊件毛坯；11、环形倒角结构；20、不锈钢待焊件毛坯；21、环形圆弧结构；30、环形封闭腔体；40、焊接飞边。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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做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1～3所示，一种环形封闭冷却腔体摩擦焊接头飞边控制方法，其特征在于：
a、摩擦焊接头结构设计：分别对高温合金与不锈钢待焊接面的环形封闭腔体30口部进行结构设计，设计出高温合金待焊接面的环形封闭腔体30口部为环形倒角结构11、不锈钢待焊接面的环形封闭腔体30口部为环形圆弧结构21的“非对称缺口”结构；
如图1所示，高温合金与不锈钢待焊接面的环形封闭腔体30由外环和内环两个焊接面组成，外环外径尺寸B为Φ80mm，壁厚b为3mm；内环外径尺寸A为Φ40mm，壁厚a为3mm。
“非对称缺口”结构的轴向尺寸比摩擦焊接总烧量长2mm（即圆弧结构21的轴向高度d与环形倒角结构11的轴向高度之c和等于摩擦焊接总烧量S+2～5mm，即c+d=S+2mm）。
环形倒角结构11与高温合金待焊接面平面的角度e为42°。
环形圆弧结构21为1/4圆弧状结构；环形圆弧结构21在轴向的高度d比环形倒角结构11在轴向的高度c高5mm，即d=c+5mm，从而避免异种金属间飞边大小不一致的问题。
b、夹持工装加工：分别根据高温合金焊接的结构尺寸以及不锈钢焊件的结构尺寸加工出用于夹持高温合金待焊件的第一夹持工装与用于夹持不锈钢待焊件的第二夹持工装；第一夹持工装与第二夹持工装均为外夹式弹性夹持工装（此为本领域常规设计、本申请不做具体论述）且均采用40CrNiMo材料制备得到。
c、焊接前处理：根据焊件结构尺寸，对高温合金待焊件与不锈钢待焊件进行机械加工，加工出待焊件毛坯，并对待焊接部位进行去铁锈、去毛刺、去油污处理；
d、摩擦焊接处理：将第一夹持工装与第二夹持工装分别安装装在摩擦焊机的主轴与移动滑台上（不限定是第一夹持工装还是第二夹持工装安装在摩擦焊机的主轴上、自然也不限定是第一夹持工装还是第二夹持工装安装在摩擦焊机的移动滑台上），并采用第一夹持工装对高温合金待焊件毛坯10进行预夹紧、采用第二夹持工装对不锈钢待焊件毛坯20进行预夹紧；然后在摩擦焊机控制界面进行焊接参数的设置，开启摩擦焊机，完成待焊件毛坯（即高温合金待焊件毛坯10与不锈钢待焊件毛坯20）摩擦、顶锻保压的摩擦焊接工序；
摩擦焊机旋转飞轮的转动惯量为80kg•m2。在摩擦焊机控制界面上进行焊接参数设置，设置摩擦转速为1550r/min、摩擦压力为3MPa，顶锻转速为900r/min、顶锻压力为5MPa；开启摩擦焊机，第一夹持工装夹紧持高温合金待焊件毛坯10、第二夹持工装夹紧不锈钢待焊件毛坯20，在轴向压力作用下高温合金待焊件毛坯10的焊接面与不锈钢待焊件毛坯20的焊接面紧密接触，摩擦焊机主轴开始旋转升速至主轴转速1550r/min时，高温合金待焊件毛坯10和不锈钢待焊件毛坯20在3MPa轴向摩擦力作用下、其焊接面前端接触并相互摩擦，随着前端金属的软化并轴向推进，焊接面面后端的金属渐进摩擦生热，从而使整个焊接面面处于热塑性状态，随着主轴转速下降至900r/min顶锻转速时，在5MPa顶锻力作用下产生顶锻刹车，保压，完成摩擦焊接；
e、焊后处理：分别松开第一夹持工装与第二夹持工装，取下焊接件，完成焊接；然后通过机械加工去除焊接件封闭腔体外（即焊接处外壁）的飞边。
实施例2：
如图1～3所示，一种环形封闭冷却腔体摩擦焊接头飞边控制方法，其特征在于：
a、摩擦焊接头结构设计：分别对高温合金与不锈钢待焊接面的环形封闭腔体30口部进行结构设计，设计出高温合金待焊接面的环形封闭腔体30口部为环形倒角结构11、不锈钢待焊接面的环形封闭腔体30口部为环形圆弧结构21的“非对称缺口”结构；
如图1所示，高温合金与不锈钢待焊接面的环形封闭腔体30由外环和内环两个焊接面组成，外环外径尺寸B为Φ140mm，壁厚b为7mm；内环外径尺寸A为Φ85mm，壁厚a为7mm。
“非对称缺口”结构的轴向尺寸比摩擦焊接总烧量长3mm（即环形圆弧结构21的轴向高度d与环形倒角结构11的轴向高度之c和等于摩擦焊接总烧量S+2～5mm，即c+d=S+3mm）。
环形倒角结构11与高温合金待焊接面平面的角度e为45°。
环形圆弧结构21为1/4圆弧状结构；环形圆弧结构21在轴向的高度d比环形倒角结构11在轴向的高度c高7mm，即d=c+7mm，从而避免异种金属间飞边大小不一致的问题。
b、夹持工装加工：分别根据高温合金焊接的结构尺寸以及不锈钢焊件的结构尺寸加工出用于夹持高温合金待焊件的第一夹持工装与用于夹持不锈钢待焊件的第二夹持工装；第一夹持工装与第二夹持工装均为外夹式弹性夹持工装（此为本领域常规设计、本申请不做具体论述）且均采用40Cr中碳调质钢中材料制备得到。
c、焊接前处理：根据焊件结构尺寸，对高温合金待焊件与不锈钢待焊件进行机械加工，加工出待焊件毛坯，并对待焊接部位进行去铁锈、去毛刺、去油污处理；
d、摩擦焊接处理：将第一夹持工装与第二夹持工装分别安装装在摩擦焊机的主轴与移动滑台上（不限定是第一夹持工装还是第二夹持工装安装在摩擦焊机的主轴上、自然也不限定是第一夹持工装还是第二夹持工装安装在摩擦焊机的移动滑台上），并采用第一夹持工装对高温合金待焊件毛坯10进行预夹紧、采用第二夹持工装对不锈钢待焊件毛坯20进行预夹紧；然后在摩擦焊机控制界面进行焊接参数的设置，开启摩擦焊机，完成待焊件毛坯（即高温合金待焊件毛坯10与不锈钢待焊件毛坯20）摩擦、顶锻保压的摩擦焊接工序；
摩擦焊机旋转飞轮的转动惯量为90kg•m2。在摩擦焊机控制界面上进行焊接参数设置，设置摩擦转速为1400r/min、摩擦压力为6MPa，顶锻转速为650r/min、顶锻压力为10MPa；开启摩擦焊机，第一夹持工装夹紧持高温合金待焊件毛坯10、第二夹持工装夹紧不锈钢待焊件毛坯20，在轴向压力作用下高温合金待焊件毛坯10的焊接面与不锈钢待焊件毛坯20的焊接面紧密接触，摩擦焊机主轴开始旋转升速至主轴转速1400r/min时，高温合金待焊件毛坯10和不锈钢待焊件毛坯20在6MPa轴向摩擦力作用下、其焊接面前端接触并相互摩擦，随着前端金属的软化并轴向推进，焊接面面后端的金属渐进摩擦生热，从而使整个焊接面面处于热塑性状态，随着主轴转速下降至650r/min顶锻转速时，在10MPa顶锻力作用下产生顶锻刹车，保压，完成摩擦焊接；
e、焊后处理：分别松开第一夹持工装与第二夹持工装，取下焊接件，完成焊接；然后通过机械加工去除焊接件封闭腔体外（即焊接处外壁）的飞边。
实施例3：
如图1～3所示，一种环形封闭冷却腔体摩擦焊接头飞边控制方法，其特征在于：
a、摩擦焊接头结构设计：分别对高温合金与不锈钢待焊接面的环形封闭腔体30口部进行结构设计，设计出高温合金待焊接面的环形封闭腔体30口部为环形倒角结构11、不锈钢待焊接面的环形封闭腔体30口部为环形圆弧结构21的“非对称缺口”结构；
如图1所示，高温合金与不锈钢待焊接面的环形封闭腔体30由外环和内环两个焊接面组成，外环外径尺寸B为Φ200mm，壁厚b为10mm；内环外径尺寸A为Φ130mm，壁厚a为10mm。
“非对称缺口”结构的轴向尺寸比摩擦焊接总烧量长5mm（即环形圆弧结构21的轴向高度d与环形倒角结构11的轴向高度之c和等于摩擦焊接总烧量S+2～5mm，即c+d=S+5mm）。
环形倒角结构11与高温合金待焊接面平面的角度e为48°。
环形圆弧结构21为1/4圆弧状结构；环形圆弧结构21在轴向的高度d比环形倒角结构11在轴向的高度c高10mm，即d=c+10mm，从而避免异种金属间飞边大小不一致的问题。
b、夹持工装加工：分别根据高温合金焊接的结构尺寸以及不锈钢焊件的结构尺寸加工出用于夹持高温合金待焊件的第一夹持工装与用于夹持不锈钢待焊件的第二夹持工装；第一夹持工装与第二夹持工装均为外夹式弹性夹持工装（此为本领域常规设计、本申请不做具体论述）且均采用40CrNiMo材料制备得到。
c、焊接前处理：根据焊件结构尺寸，对高温合金待焊件与不锈钢待焊件进行机械加工，加工出待焊件毛坯，并对待焊接部位进行去铁锈、去毛刺、去油污处理；
d、摩擦焊接处理：将第一夹持工装与第二夹持工装分别安装装在摩擦焊机的主轴与移动滑台上（不限定是第一夹持工装还是第二夹持工装安装在摩擦焊机的主轴上、自然也不限定是第一夹持工装还是第二夹持工装安装在摩擦焊机的移动滑台上），并采用第一夹持工装对高温合金待焊件毛坯10进行预夹紧、采用第二夹持工装对不锈钢待焊件毛坯20进行预夹紧；然后在摩擦焊机控制界面进行焊接参数的设置，开启摩擦焊机，完成待焊件毛坯（即高温合金待焊件毛坯10与不锈钢待焊件毛坯20）摩擦、顶锻保压的摩擦焊接工序；
摩擦焊机旋转飞轮的转动惯量为100kg•m2。在摩擦焊机控制界面上进行焊接参数设置，设置摩擦转速为1200r/min、摩擦压力为8MPa，顶锻转速为450r/min、顶锻压力为15MPa；开启摩擦焊机，第一夹持工装夹紧持高温合金待焊件毛坯10、第二夹持工装夹紧不锈钢待焊件毛坯20，在轴向压力作用下高温合金待焊件毛坯10的焊接面与不锈钢待焊件毛坯20的焊接面紧密接触，摩擦焊机主轴开始旋转升速至主轴转速1200r/min时，高温合金待焊件毛坯10和不锈钢待焊件毛坯20在8MPa轴向摩擦力作用下、其焊接面前端接触并相互摩擦，随着前端金属的软化并轴向推进，焊接面面后端的金属渐进摩擦生热，从而使整个焊接面面处于热塑性状态，随着主轴转速下降至450r/min顶锻转速时，在15MPa顶锻力作用下产生顶锻刹车，保压，完成摩擦焊接；
e、焊后处理：分别松开第一夹持工装与第二夹持工装，取下焊接件，完成焊接；然后通过机械加工去除焊接件封闭腔体外（即焊接处外壁）的飞边。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种环形封闭冷却腔体摩擦焊接头飞边控制方法，其特征在于：
a、摩擦焊接头结构设计：分别对高温合金与不锈钢待焊接面的环形封闭腔体（30）口部进行结构设计，设计出高温合金待焊接面的环形封闭腔体（30）口部为环形倒角结构（11）、不锈钢待焊接面的环形封闭腔体（30）口部为环形圆弧结构（21）的“非对称缺口”结构；
b、夹持工装加工：分别根据高温合金焊件的结构尺寸以及不锈钢焊件的结构尺寸加工出用于夹持高温合金待焊件的第一夹持工装与用于夹持不锈钢待焊件的第二夹持工装；
c、焊接前处理：根据焊件结构尺寸，对高温合金待焊件与不锈钢待焊件进行机械加工，加工出待焊件毛坯，并对待焊接部位进行去铁锈、去毛刺、去油污处理；
d、摩擦焊接处理：将第一夹持工装与第二夹持工装分别安装在摩擦焊机的主轴与移动滑台上，并采用第一夹持工装对高温合金待焊件毛坯（10）进行预夹紧、采用第二夹持工装对不锈钢待焊件毛坯（20）进行预夹紧；然后在摩擦焊机控制界面进行焊接参数的设置，开启摩擦焊机，完成待焊件毛坯摩擦、顶锻保压的摩擦焊接工序；
e、焊后处理：分别松开第一夹持工装与第二夹持工装，取下焊接件，完成焊接；然后通过机械加工去除焊接件封闭腔体外的飞边;
所述高温合金与不锈钢待焊接面的环形封闭腔体（30）由外环和内环两个焊接面组成，所述外环外径尺寸为Φ80～200mm，壁厚为3～10mm；内环外径尺寸为Φ40～130mm，壁厚为3～10mm;
所述“非对称缺口”结构的轴向尺寸比摩擦焊接总烧量长2～5mm；所述“非对称缺口”结构的轴向尺寸为环形圆弧结构（21）的轴向高度与环形倒角结构（11）的轴向高度之和；
所述环形倒角结构（11）与所述高温合金待焊接面平面的角度为42～48°；所述环形圆弧结构（21）为1/4圆弧状结构；所述环形圆弧结构（21）在轴向的高度比所述环形倒角结构（11）在轴向的高度高5～10mm。
2.根据权利要求1所述的一种环形封闭冷却腔体摩擦焊接头飞边控制方法，其特征在于：所述第一夹持工装与所述第二夹持工装均为外夹式弹性夹持工装且均采用40CrNiMo或40Cr中碳调质钢中的任一种材料制备得到。
3.根据权利要求1所述的一种环形封闭冷却腔体摩擦焊接头飞边控制方法，其特征在于：所述摩擦焊机旋转飞轮的转动惯量为2kg•m2～164kg•m2。
4.根据权利要求1所述的一种环形封闭冷却腔体摩擦焊接头飞边控制方法，其特征在于：所述摩擦焊机的焊接参数具体为：摩擦转速1200r/min～1550r/min，摩擦压力3MPa～8MPa，顶锻转速450r/min～900r/min，顶锻压力5MPa～15MPa。
CN202111311755.XA 2021-11-08 2021-11-08 一种环形封闭冷却腔体摩擦焊接头飞边控制方法 Active CN114101895B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111311755.XA CN114101895B (zh) 2021-11-08 2021-11-08 一种环形封闭冷却腔体摩擦焊接头飞边控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111311755.XA CN114101895B (zh) 2021-11-08 2021-11-08 一种环形封闭冷却腔体摩擦焊接头飞边控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114101895A CN114101895A (zh) 2022-03-01
CN114101895B true CN114101895B (zh) 2022-07-12

Family

ID=80381481

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111311755.XA Active CN114101895B (zh) 2021-11-08 2021-11-08 一种环形封闭冷却腔体摩擦焊接头飞边控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114101895B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH062613A (ja) * 1992-06-17 1994-01-11 Izumi Ind Ltd 内燃機関用ピストンおよびその製造方法
JP2003019574A (ja) * 2001-07-06 2003-01-21 Hitachi Metals Ltd 管状部材
DE102004019012A1 (de) * 2004-04-20 2005-11-17 Mahle Gmbh Kolben für einen Verbrennungsmotor
CN106312440A (zh) * 2015-06-24 2017-01-11 钱立群 一种中空钢钻杆摩擦焊修复方法
CN111515520A (zh) * 2020-04-21 2020-08-11 中国兵器工业第五九研究所 一种变直径多焊接面回转体构件同步轴向焊接方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202008017702U1 (de) * 2008-02-29 2011-04-07 Gesenkschmiede Schneider Gmbh Reibgeschweißtes Teil mit mindestens 2 Reibschweißstellen
WO2015002367A1 (en) * 2013-07-02 2015-01-08 Dong Yang Piston Co., Ltd. Steel piston having cooling channel without flash
DE102017203433A1 (de) * 2017-03-02 2018-09-06 Mahle International Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Kolbens

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH062613A (ja) * 1992-06-17 1994-01-11 Izumi Ind Ltd 内燃機関用ピストンおよびその製造方法
JP2003019574A (ja) * 2001-07-06 2003-01-21 Hitachi Metals Ltd 管状部材
DE102004019012A1 (de) * 2004-04-20 2005-11-17 Mahle Gmbh Kolben für einen Verbrennungsmotor
CN106312440A (zh) * 2015-06-24 2017-01-11 钱立群 一种中空钢钻杆摩擦焊修复方法
CN111515520A (zh) * 2020-04-21 2020-08-11 中国兵器工业第五九研究所 一种变直径多焊接面回转体构件同步轴向焊接方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114101895A (zh) 2022-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111515520B (zh) 一种变直径多焊接面回转体构件同步轴向焊接方法
CN110193700A (zh) 一种小直径异种金属回转体构件的焊接方法
CN114101894B (zh) 一种用于异种金属的内嵌式惯性摩擦焊接方法
WO2023020169A1 (zh) 航空发动机压气机盘组件惯性摩擦焊接装置及方法
CN113770507B (zh) 一种钢管件高强高可靠密封径向摩擦焊接方法
CN114101895B (zh) 一种环形封闭冷却腔体摩擦焊接头飞边控制方法
CN112518063B (zh) 基于内外双支撑的小直径管材的激光熔钎填丝焊接方法
CN113814552A (zh) 一种异质合金厚壁管件高强精密径向组焊方法
CN106271028A (zh) 一种搅拌摩擦焊环缝连接异种金属的方法
CN112317947A (zh) 一种铝棒与外锥形端面钢棒连续驱动摩擦焊接方法
CN114131174B (zh) 一种薄壁环-环复合构件摩擦焊接方法
CN115055908B (zh) 一种薄壁回转体类结构修复方法
CN215824522U (zh) 航空发动机压气机盘组件惯性摩擦焊接装置
CN113751857B (zh) 一种变锥度锥形摩擦焊结构的轴向焊接方法
CN109967855A (zh) 一种抑制焊缝减薄并增厚焊缝的搅拌摩擦焊方法
CN116213993A (zh) 一种异质异形旋转摩擦挤压焊接结构与方法
CN115261870A (zh) 基于豪克能技术的短流程复合超高速激光熔覆加工方法
CN112207420B (zh) 一种钛合金与钢铁异质旋转摩擦焊的方法
CN109551102B (zh) 一种YG8硬质合金与40Cr结构钢的焊接方法
CN114406439A (zh) 一种适用于搅拌摩擦铆焊的爪型铆钉及搅拌摩擦铆焊方法
CN209887082U (zh) 一种具有摩擦焊功能的机床
CN113547194A (zh) 一种钨铜模块的连接方法
CN113199213B (zh) 一种采煤机摇臂耐磨耐腐蚀中心水管的制造工艺
CN113798657A (zh) 一种利用锥形摩擦焊接方式实现异种合金高强连接的方法
CN115647566B (zh) 一种提高惯性摩擦焊接头高温持久寿命的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant