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(bǔ)焊（frictionplugwelding，簡(jiǎn)稱fpw）是英國(guó)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(duì)焊縫缺陷區(qū)域的補(bǔ)焊。2000年夏天英國(guó)公司洛克希德·馬丁公司在航天飛行器外貯箱的焊縫修補(bǔ)中得到了應(yīng)用，此外美國(guó)的波音公司與twi合作在貯箱補(bǔ)焊中采用摩擦塞焊工藝。國(guó)內(nèi)航空625所、首都航天機(jī)械公司和上海航天裝備總廠也開展了相關(guān)研究，但國(guó)內(nèi)在摩擦塞補(bǔ)焊研究的應(yīng)用深度和廣度上與國(guó)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(guó)內(nèi)沒有相關(guān)研究。目前運(yùn)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(jìn)度會(huì)嚴(yán)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(diǎn)：1.焊接工裝復(fù)雜，種類多樣，裝夾費(fèi)時(shí)費(fèi)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(bǔ)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(tái)a，彎弓卡具b，外壓組件c等工具相互組合才能真正進(jìn)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(tái)a，彎弓卡具b，外壓組件c等部件，準(zhǔn)備工作時(shí)間長(zhǎng)，人工焊接誤差大，質(zhì)量穩(wěn)定性波動(dòng)大。在宇航領(lǐng)域里重要的航天器件更會(huì)因?yàn)槟承┦止ず附淤|(zhì)量不高導(dǎo)致重大事故和經(jīng)濟(jì)損失。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：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(shí)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(duì)中；（2）驅(qū)動(dòng)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(bǔ)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(diǎn)在于：本發(fā)明的焊接方法，可以實(shí)現(xiàn)焊接時(shí)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(duì)接頭性能的影響,并且摩擦管嘴焊焊縫組織細(xì)密,與管嘴法蘭和母材基本可以實(shí)現(xiàn)平滑過渡,其接頭連接強(qiáng)度比熔焊高20%，殘余應(yīng)力低，焊接變形小，工作原理簡(jiǎn)單，相對(duì)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(shí)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(shí)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(shí)施例拉拔式管嘴摩擦焊焊接方式示意圖。圖中：1、焊機(jī)；21、弧形頂板；22、支撐桿；23、支撐機(jī)構(gòu)；3、管嘴類零件；4、焊接主體；a、工作臺(tái)；b、彎弓卡具；c、外壓組件。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實(shí)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(duì)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(jī)1通過主軸輸出動(dòng)力，通過焊接工裝帶動(dòng)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(dá)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(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)；金屬材料在管嘴類零件3法蘭作用下發(fā)生塑性運(yùn)動(dòng),塑性材料在焊接熱循環(huán)的作用下發(fā)生動(dòng)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(shí)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(duì)接頭性能的影響,并且摩擦管嘴焊焊縫組織細(xì)密,與管嘴法蘭和母材基本可以實(shí)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）：其中，頂鍛式管嘴摩擦焊如圖5所示，焊接工裝包括弧形頂板21、支撐桿22和支撐機(jī)構(gòu)23，焊機(jī)1和焊接工裝位于被焊工件（即焊接主體4）的兩側(cè),而拉拔式管嘴摩擦焊如圖6所示，焊接工裝僅包括弧形頂板21和支撐桿22，焊機(jī)1和焊接工裝位于被焊工件（即焊接主體4）的同一側(cè)。對(duì)于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、背部有廣闊空間可以設(shè)置大型支撐結(jié)構(gòu)的零件來說,兩種加載方式差別不大,但對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大、工件背部無法設(shè)置大型支撐結(jié)構(gòu)的零件,一般需要采用拉拔式管嘴摩擦焊。管嘴類零件摩擦焊需要控制的工藝參數(shù)比較多，主要有：主軸旋轉(zhuǎn)速度，焊接工進(jìn)速度，摩擦壓力，焊接摩擦?xí)r間，頂鍛壓力，頂鍛保壓時(shí)間，急停制動(dòng)時(shí)間，以及塞孔和塞棒的配合角度等，大部分參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化焊接。針對(duì)不同的材料，工藝參數(shù)要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，然后才可進(jìn)行批量自動(dòng)化焊接。本發(fā)明的管嘴摩擦焊方法與傳統(tǒng)的管嘴熔焊的對(duì)比表耗時(shí)質(zhì)量裝夾人員需求一致性工裝需求成本應(yīng)用場(chǎng)合管嘴熔焊＞60s較好繁瑣專業(yè)人員一般因管嘴而異較低適合單件小批量生產(chǎn)管嘴摩擦焊＜10s好簡(jiǎn)單一般人員高可實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一化低適合大規(guī)模批量化生產(chǎn)以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁12