[發明專利]在摩擦焊接期間減少應力和變形的系統和方法

有效

• 申請號: 202010216702.9
• 申請日: 2020-03-25
• 公開（公告）號: CN111745280B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 布萊恩·克里斯托弗·加里爾斯;狄恩·弗雷德里克·格雷伯;威廉·維克托·奧茲尼
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K20/26
• 代理公司: 上海華誠知識產權代理有限公司 31300
• 代理人: 徐穎聰

一種在摩擦焊接處理期間減少部件中的應力和變形的方法，包括將部件的第一工件和第二工件固定在慣性焊接機器內，使得第一工件和第二工件彼此相對地固定。該方法還包括至少部分地圍繞第一工件和/或第二工件將至少一個環形支撐構件固定在相比于第一工件和/或第二工件的剩余部分具有減少的橫截面的位置。此外，該方法包括將第一工件旋轉到預定的旋轉速度。此外，該方法包括將第二工件與旋轉的第一工件接合以在第一工件和第二工件之間產生摩擦熱，從而將第一工件和第二工件焊接在一起。因此，環形支撐構件在焊接期間支撐具有減少的橫截面的位置。

技術領域

本公開大體上涉及摩擦焊接，特別地，本公開涉及在摩擦焊接期間使用一個或多個橋接環減少應力和變形的系統和方法。

背景技術

在慣性焊接中，第一工件被旋轉到特定速度，然后第二工件被強制與第一工件摩擦接合，產生摩擦熱將兩個部件焊接在一起，而不會在接觸區域熔化。慣性焊接是一種對特定材料要求較高鍛造溫度的鍛造工藝。上鍛造溫度通常是材料的熔化溫度。下鍛造溫度是完成慣性焊接的最低溫度。

典型的慣性焊接機器包括相對的第一機器頭部(machine head)和第二機器頭部，第一工件和第二工件可以彼此相對地固定在該機器頭部上。第一機器頭部是可旋轉的并且通過合適的馬達驅動，用于將頭部和第一工件旋轉到精確的旋轉速度。第二機器頭部是不可旋轉的并且僅支撐第二工件。第一機器頭部包括一個或多個飛輪，以提供用于影響兩個工件的焊接的轉動慣量。第二機器頭部可以通過動力活塞軸向平移，該動力活塞在相當大的壓縮焊接載荷下將第一工件和第二工件接合在一起。因此，第二工件摩擦地接合和對旋轉的第一工件進行制動，在第一工件和第二工件之間的接觸區域產生摩擦熱，該摩擦熱提高其溫度以在不熔化的情況下進行慣性焊接點。

大型發動機部件通常具有變化尺寸的橫截面，因此整個部件的應力也是變化的。例如，對于某些大型發動機部件(例如轉子)，制造該零部件通常需要多個慣性焊接點。然而，慣性焊接通常在現有焊接位置處(即從一個焊接點到下一個焊接點)的工件中具有高應力，該應力可以使其形狀永久變形或破壞其形狀。例如，在現有焊接位置處的工件的幾何形狀通常具有減少的橫截面面積。因此，在焊接期間的載荷可以在先前的焊接位置處產生彎矩。

因此，本領域中解決上述問題的經由慣性焊接制造部件的改進的系統和方法是受歡迎的。因此，本公開旨在改進慣性焊接處理，該處理在焊接期間利用環形支撐構件，其暫時改變工件的幾何形狀，以平衡零部件的載荷分布，從而減少焊接期間的應力和變形。

發明內容

本發明的方面和優點將在下面的描述中部分闡述，或者可以從描述中顯而易見，或者可以通過本發明的實踐來了解。

在一個方面，本公開涉及一種在摩擦焊接處理期間減少部件中的應力和變形的方法。該方法包括將部件的第一工件和第二工件固定在慣性焊接機器內，使得第一工件和第二工件彼此相對地固定。該方法還包括至少部分地圍繞第一工件和/或第二工件將至少一個環形支撐構件固定在相比于第一工件和/或第二工件的剩余部分具有減少的橫截面的位置處。此外，該方法包括將第一工件旋轉到預定的旋轉速度。此外，該方法包括將第二工件與旋轉的第一工件接合以在第一工件和第二工件之間產生摩擦熱，從而將第一工件和第二工件焊接在一起。因此，環形支撐構件在焊接期間支撐具有減少的橫截面的位置。

在另一方面，本公開涉及一種在摩擦焊接處理期間減少部件中的應力和變形的方法。該方法包括在第一焊接點處經由摩擦焊接將部件的第一工件和第二工件接合在一起。該方法還包括至少部分地圍繞第一焊接點固定第一環形支撐構件以暫時增加第一焊接點的橫截面尺寸和/或面積。此外，該方法包括在第二焊接點處經由摩擦焊接將第三工件接合到部件的接合的第一工件和第二工件。因此，第一環形支撐構件在第三工件的焊接期間支撐第一焊接點。