[發(fā)明專利]一種管嘴類零件的摩擦焊接方法

在審

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• 申請日: 2017-08-07
• 公開（公告）號: CN107225321A
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 石璟;李光耀;劉永坡;賀飛飛;彭鷗;賀達龍;杜壽春
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航天科技集團公司長征機械廠
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K20/26;B23K37/04
• 代理公司: 綿陽市博圖知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)51235
• 代理人: 巫敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及摩擦焊接加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種管嘴類零件的摩擦焊接方法。

背景技術(shù)

摩擦塞補焊（Friction Plug Welding，簡稱FPW）是英國焊接研究所于1995年發(fā)明的一種固相連接技術(shù)，其目前主要用于對焊縫缺陷區(qū)域的補焊。2000年夏天英國公司洛克希德·馬丁公司在航天飛行器外貯箱的焊縫修補中得到了應(yīng)用，此外美國的波音公司與TWI合作在貯箱補焊中采用摩擦塞焊工藝。國內(nèi)航空625所、首都航天機械公司和上海航天裝備總廠也開展了相關(guān)研究，但國內(nèi)在摩擦塞補焊研究的應(yīng)用深度和廣度上與國外研究還存在一定差距。而且利用摩擦焊接技術(shù)焊接管嘴類零件的技術(shù)方法目前國內(nèi)沒有相關(guān)研究。

目前運載火箭貯箱上有大量的管嘴類零件，本發(fā)明的“管嘴類零件”，其典型的尺寸為：外徑一般不超過30mm，其內(nèi)部孔徑直徑一般小于12mm，外部法蘭直徑小于100mm，典型結(jié)構(gòu)如圖1-3所示，這種管嘴類零件焊接過程繁瑣，數(shù)量較多，導(dǎo)致焊接的進度會嚴重影響貯箱的生產(chǎn)周期。目前傳統(tǒng)的管嘴類零件的焊接工藝一般是采用熔焊，這種傳統(tǒng)手工焊接方法存在以下缺點：

1.焊接工裝復(fù)雜，種類多樣，裝夾費時費力； 2.施焊操作空間小，工人操作困難； 3.熔焊焊接缺陷難以避免，補焊困難； 4.焊接殘余應(yīng)力容易引起局部變形；

另外，傳統(tǒng)熔焊工裝復(fù)雜，每一次焊接都需要將工作臺A，彎弓卡具B，外壓組件C等工具相互組合才能真正進行人工焊接，如圖4所示，即焊接工裝結(jié)構(gòu)復(fù)雜，包括工作臺A，彎弓卡具B，外壓組件C等部件，準備工作時間長，人工焊接誤差大，質(zhì)量穩(wěn)定性波動大。

在宇航領(lǐng)域里重要的航天器件更會因為某些手工焊接質(zhì)量不高導(dǎo)致重大事故和經(jīng)濟損失。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就在于提供一種新的管嘴類零件的摩擦焊接方法，以解決上述問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這樣的：一種管嘴類零件的摩擦焊接方法，包括以下步驟：

（1）管嘴類零件與塞孔對中；

（2）驅(qū)動管嘴法蘭旋轉(zhuǎn)擠壓入塞孔；

（3）材料接觸攪拌摩擦后軟化發(fā)生塑性變形；

（4）管嘴驟停后保壓以形成焊縫組織

本發(fā)明是基于摩擦塞補焊接思路的一種新型管嘴類零件的焊接方法，適用于生產(chǎn)制造過程中管嘴類零件摩擦焊接技術(shù)

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：本發(fā)明的焊接方法，可以實現(xiàn)焊接時間短、焊接熱輸入量小,焊縫區(qū)寬度非常窄,可以有效降低焊接熱輸入過大對接頭性能的影響,并且摩擦管嘴焊焊縫組織細密,與管嘴法蘭和母材基本可以實現(xiàn)平滑過渡,其接頭連接強度比熔焊高20%，殘余應(yīng)力低，焊接變形小，工作原理簡單，相對傳統(tǒng)熔焊，該焊接方式工作效率可提高50%，能量利用率可提高40%，而且焊接參數(shù)更容易實現(xiàn)精確控制。

附圖說明

圖1-3為本發(fā)明的管嘴類摩擦焊零件的示例圖；

圖4為傳統(tǒng)熔焊焊接工裝的焊接示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例頂鍛式管嘴摩擦焊焊接方式示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例拉拔式管嘴摩擦焊焊接方式示意圖。

圖中：1、焊機；21、弧形頂板；22、支撐桿；23、支撐機構(gòu)；3、管嘴類零件；4、焊接主體；A、工作臺；B、彎弓卡具；C、外壓組件。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。

實施例：

參見圖5和6，一種管嘴類零件的摩擦焊接方法，焊接對象為焊接主體4（即工件）和管嘴類零件3，焊接工裝夾持鎖緊管嘴類零件3并協(xié)調(diào)固定與焊接主體4配合面，焊機1通過主軸輸出動力，通過焊接工裝帶動管嘴類零件3的法蘭盤旋轉(zhuǎn)與焊接主體4間摩擦生熱，摩擦產(chǎn)的熱使配合面周圍材料達到塑性狀態(tài),而且沿管嘴類零件3的法蘭旋轉(zhuǎn)方向有一個相對運動；金屬材料在管嘴類零件3法蘭作用下發(fā)生塑性運動,塑性材料在焊接熱循環(huán)的作用下發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶,生成許多的晶核。

本發(fā)明的摩擦管嘴法蘭焊焊接時間短、焊接熱輸入量小,焊縫區(qū)寬度非常窄,可以有效降低焊接熱輸入過大對接頭性能的影響,并且摩擦管嘴焊焊縫組織細密,與管嘴法蘭和母材基本可以實現(xiàn)平滑過渡,有效的保證接頭的連接性能。

管嘴摩擦焊焊接方式有兩種頂鍛式管嘴摩擦焊焊接方式（圖5）和拉拔式管嘴摩擦焊焊接方式（圖6）：