本發(fā)明涉及摩擦焊接加工
技術領域：
，尤其涉及一種管嘴類零件的摩擦焊接方法。
背景技術：
：摩擦塞補焊（frictionplugwelding，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，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研究，但國內(nèi)在摩擦塞補焊研究的應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焊接管嘴類零件的技術方法目前國內(nèi)沒有相關研究。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.焊接殘余應力容易引起局部變形；另外，傳統(tǒng)熔焊工裝復雜，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)量不高導致重大事故和經(jīng)濟損失。技術實現(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。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是這樣的：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與現(xiàn)有技術相比，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）：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和支撐機構(gòu)23，焊機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1和焊接工裝位于被焊工件（即焊接主體4）的同一側(cè)。對于結(jié)構(gòu)簡單、背部有廣闊空間可以設置大型支撐結(jié)構(gòu)的零件來說,兩種加載方式差別不大,但對于結(jié)構(gòu)復雜、體積龐大、工件背部無法設置大型支撐結(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，焊接工進速度，摩擦壓力，焊接摩擦時間，頂鍛壓力，頂鍛保壓時間，急停制動時間，以及塞孔和塞棒的配合角度等，大部分參數(shù)可以實現(xiàn)計算機自動控制，便于實現(xiàn)自動化焊接。針對不同的材料，工藝參數(shù)要進行適當?shù)恼{(diào)整，然后才可進行批量自動化焊接。本發(fā)明的管嘴摩擦焊方法與傳統(tǒng)的管嘴熔焊的對比表耗時質(zhì)量裝夾人員需求一致性工裝需求成本應用場合管嘴熔焊＞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好簡單一般人員高可實現(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、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當前第1頁12