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连续驱动摩擦焊接参数设定内容

放大字体  缩小字体 发布日期:2013-06-12  来源:兰生数控  浏览次数:799
核心提示:  一、转速和摩擦压力的焊接参数  在摩擦焊接参数中,转速和摩擦压力是最主要的焊接参数。当工件直径一定时,转速代表摩擦速

  一、转速和摩擦压力的焊接参数

  在摩擦焊接参数中,转速和摩擦压力是最主要的焊接参数。当工件直径一定时,转速代表摩擦速度。一般将达到焊接温度时的转速称为临界摩擦速度,为了使界面的变形层加热到金属材料的焊接温度,转速必须高于临界摩擦速度。一般来讲,低碳钢的临界摩擦速度为0.3m/s左右,平均摩擦速度的范围为0.6~3m/s。

  在稳定摩擦阶段,转速对焊接表面的摩擦变形层厚度及深塑区的位置如图13所示。当转速为1000r/min时,由于外圆的摩擦速度大,外侧金属的温度升高,此时,摩擦表面的温度比高速摩擦时低,摩擦扭矩和摩擦变形速度增大,并移向外圆,因此外圆的变形层较中心厚。这时变形层金属非常容易流出摩擦表面之外,形成不对称的肥大飞边(13a)。这种接头的温度分布梯度大,变形层金属容易被大量挤出,焊缝金属迅速更新,能够有效地防止氧化。

  当转速升高时,摩擦表面温度升高,摩擦扭矩和摩擦变形速度小,深塑区移动时,受到较大的阻碍,形成了对称的小薄翅状飞边(图13c)。这种接头由于扭矩小,挤出的金属少,所以接头的温度分布较宽,变形层金属也容易氧化。

  摩擦压力对焊接接头的质量有很大影响,为了产生足够的摩擦加热功率,保证摩擦表面的全面接触,摩擦压力不能太小。在稳定摩擦阶段,当摩擦压力增大时,摩擦扭矩增大,摩擦加热功率升高,摩擦变形速度增大,变形层加厚,深塑区增宽并向外圆移动,在压力的作用下形成粗大而不对称的飞边。摩擦压力大时,接头的温度分布梯度大,变形层金属不容易氧化。在摩擦加热过程中,摩擦压力一般为定值,但是为了满足焊接工艺的特殊要求,摩擦压力也可以不断上升,或采用两级或三级加压。

  二、摩擦时间与摩擦变形量的参数

  摩擦时间决定了接头摩擦加热过程,直接影响接头的加热温度、温度分布和焊接质量。摩擦时间短时,焊接表面加热不完全,不能形成完整的塑性变形层,接头上的温度和温度分布不能满足焊接质量要求。摩擦时间过长,接头温度分布宽,高温区金属容易过热,摩擦变形量大,飞边大,消耗的加热能量多。选择摩擦时间时,一般希望在摩擦终了的瞬间,接头上有较厚的变形层或较宽的高温金属区,接头有较小的飞边;而在顶锻焊接过程中产生较大的顶锻变形量,使变形层的面积沿工件径向有很大的扩展,交中的高温金属挤碎、挤出、产生一定的飞边。这样整个飞边的尺寸不大,但形状封闭圆滑,有利于改善接头的焊接质量。因此,碳钢在强规范焊接时,当摩擦加热功率越过极值、下降到稳定值左右时,就应立即停车,并进行顶锻焊接。在弱规范焊接时,通过一段较长时间的稳定摩擦以后,才能停车顶锻焊接。在弱规范焊接时,通过一段较长时间的稳定摩擦以后,才能停车顶锻焊接。连续驱动摩擦焊的摩擦时间通常在1~40s之内。

  当摩擦变形速度一定时,摩擦变形量与摩擦时间成正比,因此常常用摩擦变形量代替摩擦时间来控制摩擦加热过程。在焊接低碳钢时,摩擦变形量可在1~10mm的范围内选择。

  三、停机时间

  图14是停车时间与摩擦峰值扭矩的关系,由于停车时间对摩擦扭矩、变形层厚度和焊接质量有很大影响,因此应根据变形层厚度正确选择该参数。当摩擦表面的变形层很厚时,停车时间要短;当表面上的变形层比较薄时,为在停车阶段能产生较厚的变形层,停车时间可以延长。有时为了改善焊接质量,消除焊缝中的氧化物或脆性化合物层,必须增大停车时的变形层厚度。一般在停车前就施加顶锻压力,或停车时不制动。但是,要防止过大的后峰值扭矩使接头金属产生扭曲组织,通常停车时间选择范围为0.1~1s。

  四、顶锻压力与变形量的参数

  顶锻压力的作用是挤碎和挤出变形层中的氧化金属及其他有害杂质,并使接头金属在压力作用下得到锻造,促进晶粒细化,从而提高接头力学性能。顶锻变形量是顶锻压力作用的结果,如果顶锻力太小,接头质量低;如果顶锻压力过大,会使接头变形量增加,飞边增大,严重时在焊缝金属中形成低温横向流动的弯曲组织,使接头的疲劳强度降低。

  顶锻压力的大小取决于焊接工件的材料、接头的温度大小及分布、变形层的厚度,此外还决定于摩擦压力的大小。如果焊接材料的高温强度高,就需要大的顶锻压力。如果接头的温度高,变形层较厚,就必须采用较小的顶锻压力。此外,在顶锻压力确定以后,为了得到一定要求的顶锻变形量,对顶锻压力的施加速度也有要求,如果不在一定的高温下进行锻,将得不到合适的顶锻变形量。

 
 
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