一种塞补类零件的摩擦焊接方法技术

本发明专利技术公开了一种塞补类零件的摩擦焊接方法，包括如下步骤：将万向节结构与机床主轴连接，将塞补类零件穿过塞孔与方向节结构连接；机床主轴缓慢加速旋转，塞补类零件与塞孔利用坡口表面相贴合，直至塞补类零件与塞孔对中；焊机通过焊接工装带动塞补类零件的法兰盘旋转与焊接主体间摩擦生热，使配合面周围材料发生塑性变形；塞补骤停后保压，形成焊缝组织。本发明专利技术提供了一种简单、经济、实用的侧面顶紧夹具。

A Friction Welding Method for Plug Repair Parts

The invention discloses a friction welding method for plug-type parts, which comprises the following steps: connecting the universal joint structure with the machine tool spindle, connecting the plug-type parts through the plug hole and the directional joint structure; slowly accelerating rotation of the machine tool spindle; connecting the plug-type parts with the plug hole by the groove surface until the plug-type parts are aligned with the plug hole; and driving the plug-type welding machine through the welding fixture. The flange disc of the part rotates and the friction between the welding main body generates heat, which causes the plastic deformation of the material around the mating surface; after stoppage, the pressure is maintained to form the weld structure. The invention provides a simple, economical and practical side tightening fixture.

【技术实现步骤摘要】
一种塞补类零件的摩擦焊接方法
本专利技术属于机械制造领域，涉及一种塞补类零件的摩擦焊接方法。
技术介绍
摩擦塞补焊(FrictionPlugWelding，简称FPW)是英国焊接研究所于1995年专利技术的一种固相连接技术，其目前主要用于对焊缝缺陷区域的补焊。2000年夏天英国公司洛克希德·马丁公司在航天飞行器外贮箱的焊缝修补中得到了应用，此外美国的波音公司与TWI合作在贮箱补焊中采用摩擦塞焊工艺。国内航空625所、首都航天机械公司和上海航天装备总厂也开展了相关研究，但国内在摩擦塞补焊研究的应用深度和广度上与国外研究还存在一定差距。目前运载火箭贮箱上有大量的塞补类零件，这种塞补类零件焊接过程繁琐，数量较多，导致焊接的进度会严重影响贮箱的生产周期。目前传统的塞补类零件的焊接工艺一般是采用熔焊，这种传统手工焊接机构存在以下缺点：1.焊接工装复杂，种类多样，装夹费时费力；2.施焊操作空间小，工人操作困难；3.熔焊焊接缺陷难以避免，补焊困难；4.焊接残余应力容易引起局部变形。另外，传统熔焊工装复杂，每一次焊接都需要将工作台，弯弓卡具，外压组件等工具相互组合才能真正进行人工焊接，焊接工装结构复杂，准备工作时间长，人工焊接误差大，质量稳定性波动大。在宇航领域里重要的航天器件更会因为某些手工焊接质量不高导致重大事故和经济损失。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种塞补类零件的摩擦焊接方法。为了达到上述目的，本专利技术采用了下列技术方案：一种塞补类零件的摩擦焊接方法，包括如下步骤：A、将万向节结构与机床主轴连接，将塞补类零件穿过塞孔与方向节结构连接；B、机床主轴缓慢加速旋转，塞补类零件与塞孔利用坡口表面相贴合，直至塞补类零件与塞孔对中；C、焊机通过焊接工装带动塞补类零件的法兰盘旋转与焊接主体间摩擦生热，使配合面周围材料发生塑性变形；D、塞补骤停后保压，形成焊缝组织。作为优选，所述步骤C中，机床主轴输出动力驱动焊机。作为优选，主轴转速控制为5500-8000转/分钟。作为优选，所述步骤D中，塞补焊接时间小于5秒。作为优选，所述步骤D中，保压压力为20-80千牛，时间小于15秒。本专利技术具有以下优点：本专利技术的焊接方法，可以实现焊接时间短、焊接热输入量小,焊缝区宽度非常窄,可以有效降低焊接热输入过大对接头性能的影响,并且摩擦塞补焊焊缝组织细密,与塞补法兰和母材基本可以实现平滑过渡,其接头连接强度比熔焊高20％，残余应力低，焊接变形小，工作原理简单，相对传统熔焊，该焊接方式工作效率可提高50％，能量利用率可提高40％，而且焊接参数更容易实现精确控制。附图说明图1-3为塞补类零件结构示例图。图4是本专利技术焊接方式示意图附图标记：1、焊机；21、弧形顶板；22、支撑机构；3、塞补类零件；4、焊接主体；5.万向节结构。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术作详细的说明。为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例：如图4所示，焊接对象为焊接主体4(即工件)和塞补类零件3，万向节结构5与机床主轴1锁紧，塞补类零件穿过工件与万向节结构5夹持锁紧，主轴缓慢加速旋转使万向节机构带动塞补类零件3与焊接主体4配合面形成轴线对中，焊机1通过主轴输出动力，通过焊接工装带动塞补类零件3的法兰盘旋转与焊接主体4间摩擦生热，摩擦产的热使配合面周围材料达到塑性状态,而且沿塞补类零件3的法兰旋转方向有一个相对运动；塑性材料在塞补类零件3法兰作用下发生塑性运动,塑性材料在焊接热循环的作用下发生动态再结晶,生成许多的晶核。机床主轴输出动力驱动焊机，主轴转速控制为5500-8000转/分钟，塞补焊接时间小于5秒，保压压力为20-80千牛，时间小于15秒。本专利技术的摩擦塞补法兰焊焊接时间短、焊接热输入量小,焊缝区宽度非常窄,可以有效降低焊接热输入过大对接头性能的影响,并且摩擦塞补焊焊缝组织细密,与塞补法兰和母材基本可以实现平滑过渡,有效的保证接头的连接性能。塞补类零件摩擦焊需要控制的工艺参数比较多，主要有：主轴旋转速度，焊接工进速度，摩擦压力，焊接摩擦时间，拉锻压力，拉锻保压时间，急停制动时间，以及塞孔和塞棒的配合角度等，大部分参数可以实现计算机自动控制，便于实现自动化焊接。针对不同的材料，工艺参数要进行适当的调整，然后才可进行批量自动化焊接。本实施例的塞补摩擦焊与传统的塞补熔焊的对比如下：本专利技术并不局限于前述的具体实施方式。本专利技术扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种塞补类零件的摩擦焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：A、将万向节结构与机床主轴连接，将塞补类零件穿过塞孔与方向节结构连接；B、机床主轴缓慢加速旋转，塞补类零件与塞孔利用坡口表面相贴合，直至塞补类零件与塞孔对中；C、焊机通过焊接工装带动塞补类零件的法兰盘旋转与焊接主体间摩擦生热，使配合面周围铝合金材料发生塑性变形；D、塞补骤停后保压，形成焊缝组织。

【技术特征摘要】
1.一种塞补类零件的摩擦焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：A、将万向节结构与机床主轴连接，将塞补类零件穿过塞孔与方向节结构连接；B、机床主轴缓慢加速旋转，塞补类零件与塞孔利用坡口表面相贴合，直至塞补类零件与塞孔对中；C、焊机通过焊接工装带动塞补类零件的法兰盘旋转与焊接主体间摩擦生热，使配合面周围铝合金材料发生塑性变形；D、塞补骤停后保压，形成焊缝组织。2.根据权利要求1所述的一种塞补类零件的摩擦焊接...

【专利技术属性】
技术研发人员：李光耀，石璟，贺飞飞，刘永坡，贺达龙，林刚，
申请(专利权)人：四川航天长征装备制造有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51