連續(xù)驅(qū)動摩擦焊焊接工藝

1、15 45鋼+45鋼連續(xù)驅(qū)動摩擦焊焊接工藝一、目的特種焊接設(shè)備使用與維護是三年制高職焊接技術(shù)及自動化專業(yè)的一門專業(yè)主干課程。其任務(wù)主要是講述各種特種焊接方法的過程本質(zhì)、質(zhì)量控制、相應(yīng)焊接設(shè)備的構(gòu)成、工件原理、焊接參數(shù)的合理選擇及設(shè)備使用維護的技術(shù)知識。為了鞏固所學(xué)常用特種焊接方法與設(shè)備的知識，熟悉有關(guān)資料，掌握焊接工藝參數(shù)的選擇和焊接設(shè)備的使用維護，安排了為期一周的課程設(shè)計。通過本次焊接工藝設(shè)計，鍛煉學(xué)生們的分析問題與解決問題的能力，提高焊接操作技能。二、摩擦焊接技術(shù)概況摩擦焊接是利用焊件接觸的端面相對運動中相互摩擦所產(chǎn)生的熱，使端面達到熱塑性狀態(tài)，然后迅速頂鍛，完成焊接的一種固相焊接方法。摩

2、擦焊以其優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、無污染等優(yōu)勢受到制造業(yè)的重視，使其在航天、核能、海洋開發(fā)等技術(shù)領(lǐng)域及電力、機械、石化、汽車制造等產(chǎn)業(yè)部門得到了越來越廣泛的應(yīng)用。摩擦焊的基本原理：摩擦焊焊接過程是在壓力的作用下，相對運動的待焊材料之間產(chǎn)生摩擦，使界面及附近溫度升高并達到熱塑性狀態(tài)，隨著頂鍛力的作用，界面氧化膜破碎，材料發(fā)生塑性變形與流動，通過界面元素擴散及再結(jié)晶冶金反應(yīng)而形成接頭。 焊接過程不加填充金屬，不需焊劑，也不用保護氣體，全部焊接過程只需幾秒鐘。兩焊件結(jié)合面之間在較高的壓力下高速旋轉(zhuǎn)相互摩擦產(chǎn)生了兩個重要的效果：一是破壞了結(jié)合面的氧化膜或其他污物，使純凈金屬暴露出來；另一個是摩擦生熱，使結(jié)合面

3、很快形成熱塑性層。在隨后的摩擦扭矩和軸向壓力作用下這些破碎的氧化物和部分塑性層被擠出結(jié)合面外形成飛邊，剩余的塑性變形金屬就構(gòu)成了焊縫金屬，最后的頂鍛使焊縫金屬獲得進一步鍛造，形成了質(zhì)量良好的焊接.三、摩擦焊的優(yōu)缺點1、焊接質(zhì)量好而穩(wěn)定。由于摩擦焊是一種熱壓焊接法，摩擦不僅能消除焊接表面的氧化膜, 同時在較大的頂鍛壓力作用下, 還能擠碎和擠出由于高速摩擦而產(chǎn)生的塑性變形層中氧化了的部分和其它雜質(zhì), 并使焊縫金屬得到鍛造組織。2、摩擦焊不僅能焊接黑色金屬、有色金屬、同種異種金屬, 而且還能焊接非金屬材料, 如塑料、陶瓷等。3、對具有緊湊的回轉(zhuǎn)斷面的工件的焊接,都可用摩擦焊代替閃光焊、電阻焊及電弧焊

4、。并可簡化和減少鍛件和鑄件, 充分利用軋制的棒材和管材。4、焊件尺寸精度高。采用摩擦焊工藝生產(chǎn)的柴油發(fā)動機預(yù)燃燒室, 全長最大誤差為士0.1毫米。專用的摩擦焊機可以保證焊件的長度公差為士0.2 毫米, 偏心度小于0.2毫米5、焊接生產(chǎn)率高, 易實現(xiàn)機械化、自動化, 操作技術(shù)簡單。6、焊接費用低。由于摩擦焊節(jié)省電能、金屬變形量?。ê附涌s短量少）、接頭焊前不需要清理、焊接時不需要填料和保護氣體、接頭上的飛邊有時可以不必去除, 所以焊接費用顯著降低。7、工作場地衛(wèi)生, 無火花、弧光及有害氣休。適于和其它先進的金屬加工方法一起列入自動生產(chǎn)線。 四、傳統(tǒng)摩擦焊機的設(shè)備組成傳統(tǒng)摩擦焊設(shè)備可分為連續(xù)驅(qū)動摩擦

5、焊機和慣性摩擦焊機。連續(xù)驅(qū)動摩擦焊機通常由六部分組成，即主軸系統(tǒng)、加壓系統(tǒng)、機身、夾頭、控制系統(tǒng)及輔助裝置。1、主軸系統(tǒng)主軸系統(tǒng)由主軸電動機、帶傳動輪、離合器、制動器、旋轉(zhuǎn)主軸和軸承等組成。主軸電動機一般采用交流電動機，通過帶傳動輪直接帶動主軸。摩擦加熱終了時要求主軸迅速停車。對于功率較小、生產(chǎn)率不高的摩擦焊機，可以采用電動機反制動或能耗制動停車；生產(chǎn)率高和主軸電動機功率大的焊機，普遍采用離合-制動聯(lián)合裝置。2、液壓系統(tǒng)加壓系統(tǒng)主要包括加壓機構(gòu)和受力機構(gòu)兩部分，加壓機構(gòu)由加壓方式?jīng)Q定。摩擦焊機加壓方式有絲杠-螺母、凸輪等機械加壓、氣壓、液壓和氣-液聯(lián)合加壓。受力機構(gòu)的作用是為了平衡軸向力和摩擦

6、轉(zhuǎn)矩以及防止焊機變形，保持主軸與加壓系統(tǒng)的同軸度。3、機身機身一般為臥式，少數(shù)為立式，用來安裝主軸、加壓機構(gòu)及導(dǎo)軌等。機身應(yīng)有足夠的剛度和強度，以防止焊接時產(chǎn)生變形和振動。4、夾頭夾頭分為旋轉(zhuǎn)和固定兩種。為了使夾持牢靠，不出現(xiàn)打滑旋轉(zhuǎn)、后退、振動等，夾頭與工件的接觸部分硬度要高，耐磨性要好。5、控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)包括焊接操作程序控制和焊接參數(shù)控制等。程序控制即控制摩擦焊機按預(yù)先規(guī)定的動作次序完成送料、夾緊焊件、主軸旋轉(zhuǎn)、摩擦加熱、頂鍛焊接、切除飛邊和退出焊件等操作。焊接參數(shù)控制主要有時間控制、摩擦加熱功率峰值控制和綜合參數(shù)控制等。6、輔助裝置輔助裝置主要包括自動送料、卸料以及自動切除飛邊等。慣性

7、摩擦焊機與連續(xù)驅(qū)動摩擦焊機的主要區(qū)別是慣性摩擦焊機上裝有一個供儲存機械能的飛輪。慣性摩擦焊機由電動機、主軸、飛輪、夾盤、移動夾具、液壓缸等。五、母材的技術(shù)狀況表1 45鋼化學(xué)成分化學(xué)成分CSiCrNiCuMn質(zhì)量分數(shù)0450.500.170.370.250.300.250.50.8化學(xué)成分質(zhì)量分數(shù)%C；0450.50；化學(xué)成分質(zhì)量分數(shù)%Si；0.170.37化學(xué)成分質(zhì)量分數(shù)%Cr：小于等于0.25；化學(xué)成分質(zhì)量分數(shù)%Ni：小于等于0.30化學(xué)成分質(zhì)量分數(shù)%Cu：小于等于0.25；化學(xué)成分質(zhì)量分數(shù)%Mn：0.50.8推薦熱處理：淬火：840；正火：850；回火：600 六、焊前準備1、坡口形式一

8、般來說摩擦焊接無需開坡口，因為一般都是直接焊接的，但應(yīng)保持使用大直徑的接觸面不產(chǎn)生傾斜，同時要加大摩擦力，必須在短時間內(nèi)停止相對運動，要求設(shè)備具有良好的剛性。2、接頭形式與設(shè)計原則接頭形式的設(shè)計連續(xù)驅(qū)動摩擦焊可以實現(xiàn)圓棒-圓棒、圓管-圓管、圓棒-圓管、圓棒-板材及圓管-板材的可靠連接，接頭形式對焊接質(zhì)量尤為重要.見表2.表2摩擦焊接頭的基本形式接頭形式簡圖接頭形式簡圖棒棒管板棒管棒管板棒板矩形和多邊形型材棒或板連續(xù)驅(qū)動摩擦焊焊接接頭形式在設(shè)計時主要遵循一下原則：1）兩被焊件中，最好旋轉(zhuǎn)件是圓形且便于繞軸線做高速旋轉(zhuǎn)。焊件應(yīng)具有較大的剛度，夾緊方便、牢固，要盡量避免采用薄管和薄板接頭。同種材料的

9、兩個焊件截面尺寸應(yīng)盡量相同，以保證焊接溫度分布均勻和變形層厚度相同。2）對鍛壓溫度或熱導(dǎo)率相差較大的異種材料焊接時，為了使兩個零件的頂鍛相對平衡，應(yīng)調(diào)整界面的相對尺寸。一般傾斜接頭應(yīng)與中心線成30-50度的斜面。3）為了增大焊縫面積，可以把焊縫接頭設(shè)計成搭接或錐形接頭。焊接大截面焊接接頭時，為了降低加熱功率峰值，可采用將焊接端面倒角的方法，使摩擦面積逐漸增大。4）要注意飛邊的流向，使其在焊接時不受阻礙的被擠出。在不可能切除飛邊或者要節(jié)省飛邊切除費用的情況下，可設(shè)計帶飛邊槽的接頭。待焊表面應(yīng)避免滲氮、滲碳等。5）設(shè)計接頭形式的同時，還應(yīng)注意工件的長度、直徑公差、焊接端面的垂直度、平面度和粗糙度。

10、3、焊接位置一般為平焊。4、工件尺寸15100mm的鋼管5、焊前處理焊接前還需對焊件作如下處理1)焊件的摩擦端面應(yīng)平整，中心部位不能有凹面或中心孔，以防止焊縫中含空氣和氧化物。2)當結(jié)合面上具有較厚的氧化層、鍍鉻層、滲碳層或滲氮層時，常不易加熱或被擠出，焊前應(yīng)進行清除。3）摩擦焊對焊件結(jié)合面的粗糙度、清潔度要求并不嚴格，如果能加大焊接縮短量，則氣割，沖剪、砂輪磨削、鋸斷的表面均可直接施焊。端面垂直度一般小于直徑的1%，過大會造成不同軸度的徑向力。七、焊接參數(shù)的確定1、主要的焊接參數(shù)可以控制的主要焊接參數(shù)有轉(zhuǎn)速、摩擦壓力、摩擦時間、摩擦變形量、停車時間、頂鍛延時、頂鍛時間、頂鍛力、頂鍛變形量。其

11、中，摩擦變形量和頂鍛變形量（總和為縮短量）是其它參數(shù)的綜合反映。 一般來講，碳鋼的連續(xù)驅(qū)動摩擦焊接參數(shù)選擇范圍為摩擦速度06-3M/s；摩擦壓力30-100mpa；摩擦時間1-40s；變形量1-10mm；停車時間0.1-1s；頂鍛壓力100-200mpa；頂鍛變形量1-6mm；頂鍛速度10-10mm/s。對于45鋼+4鋼的連續(xù)驅(qū)動摩擦焊的焊接參數(shù)選擇：接頭直徑15mm；轉(zhuǎn)速2000r/min；摩擦壓力60mpa；摩擦時間1.5s；頂鍛壓力120mpa。如表3 表3 摩擦焊接參數(shù)焊接材料試件直徑/mm轉(zhuǎn)速/rmin-1摩擦壓力/MPa焊接材料熔點/焊接表面實測溫度/45鋼+45鋼15200010

12、14801130 八、安全技術(shù)1、 操作者必須熟悉機床操作順序和性能，嚴禁超性能使用設(shè)備。 2、操作者必須經(jīng)過培訓(xùn)、考試或考核合格后，持證上崗。 3、開機前，按設(shè)備潤滑圖表注油，檢查油標油位或注油點。 4 、啟動油泵電機，彈性夾頭夾緊工件，調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)壓力、工作壓力、夾緊壓力，頂鍛壓力，檢查主軸箱潤滑。 5、在調(diào)整狀態(tài)下，調(diào)節(jié)滑臺、刀架移動速度和距離。 6、檢查主軸箱潤滑、離合、制動，低速轉(zhuǎn)動主軸。 7、停機前復(fù)位，關(guān)閉主軸電機，待主軸停轉(zhuǎn)后，關(guān)閉油泵電機。 8、關(guān)閉機床電控總開關(guān)，關(guān)閉電控柜空氣開關(guān)。 9、清潔機床，按設(shè)備潤滑圖表或注油點進行注油。 10、嚴禁穿拖鞋、涼鞋、半短褲操作，以防鐵

13、屑燙傷，嚴禁戴手套操作。 11、夾具的防轉(zhuǎn)塊必須鎖緊，避免螺釘或防轉(zhuǎn)塊12、裝卸夾具應(yīng)用專門板手，不許把錐面變形的彈簧夾具裝上使用。 13、快進、快退不能調(diào)得太快，防止發(fā)生危險，皮帶張緊要適當，防護罩須鎖緊。 14、飛邊切前量應(yīng)由小到大，工進要適當。 15、清洗油要及時處理，回火油不能裝得太滿，放、取料應(yīng)小心。 16、機床油桶應(yīng)有良好接地保護，不許擅自拆修。九、參考資料1、曹朝霞.特種焊接技術(shù) 北京： 機械工業(yè)出版社，2002附錄資料：不需要的可以自行刪除設(shè)備大修規(guī)程1、目的消除設(shè)備存在的缺陷，保證生產(chǎn)設(shè)備恢復(fù)原有性能，有效延長設(shè)備的壽命、減小設(shè)備故障率、提高生產(chǎn)效益，減輕設(shè)備維修量。2、適用

14、范圍廠區(qū)主要生產(chǎn)設(shè)備3、職責 3.1設(shè)備經(jīng)理（主管）根據(jù)生產(chǎn)情況，以及通過設(shè)備維修數(shù)據(jù)分析設(shè)備情況，制定設(shè)備大修計劃，并且購置設(shè)備大修配件。3.2事務(wù)助理根據(jù)要大修的設(shè)備，編制設(shè)備大修記錄單、設(shè)備大修驗收記錄單。3.3大修班班長根據(jù)要大修的設(shè)備，擬定大修計劃，列出大修配件名單交設(shè)備主管，準備大修所有器具，做好大修安全防護措施。3.4操作人員極力配合大修人員的工作，順利開展大修。4、工作規(guī)程4.1大修準備工作4.1.1設(shè)備主管根據(jù)生產(chǎn)情況、設(shè)備情況提前一周制定大修計劃，并落實到大修班和生產(chǎn)部門。4.1.2設(shè)備事物助理根據(jù)大修設(shè)備，編制設(shè)備大修記錄單給大修班、大修驗收記錄單給設(shè)備主管。4.1.3大

15、修班班長根據(jù)要大修的設(shè)備查閱資料，擬定大修安排計劃，列大修配件清單交設(shè)備主管，落實大修人員，準備設(shè)備大修所需器具，做好大修安全防護措施。4.1.4設(shè)備主管購置設(shè)備大修所需配件，在大修前配齊。4.1.5操作人員在設(shè)備大修前，做好設(shè)備清潔衛(wèi)生，清理設(shè)備場地，挪開生產(chǎn)加工物品，提前停止設(shè)備，進入待修狀態(tài)。4.2設(shè)備大修實施 4.2.1大修班班長組織指導(dǎo)大修工作，大修班根據(jù)大修要求嚴格對設(shè)備進行大修。 4.2.2填寫設(shè)備大修單，記錄在大修中更換的配件。 4.2.3設(shè)備主管在大修結(jié)束后，對大修設(shè)備進行驗收，記錄設(shè)備運行是否正常，運行參數(shù)是否合格，驗收合格后投入運行。4.2.4設(shè)備事務(wù)助理在設(shè)備驗收合格后

16、，對大修記錄、驗收記錄進行存檔，并完善ERP平臺數(shù)據(jù)記錄。4.3設(shè)備大修規(guī)范4.2.1設(shè)備大修的周期為2年進行一次。4.2.2設(shè)備大修是以大修班為主、操作人員為輔，對設(shè)備有效的大修。 4.2.3根據(jù)設(shè)備秩序要求，結(jié)構(gòu)要求，對設(shè)備全部或部分解體，把拆卸配件歸類標記、存放。 4.2.4嚴格檢查設(shè)備機械結(jié)構(gòu)部分和配件，清理結(jié)構(gòu)污垢，清洗機械配件，更換潤滑油，更換老化配件。 4.2.5檢查設(shè)備氣動、油壓系統(tǒng)，清理氣管、油管，清洗油箱、閥芯等，更換沉淀老化液壓油。 4.2.6檢查電氣部分，更換老化線路、電器元件，更新設(shè)備配置，緊固各接線端子；檢驗電氣設(shè)備絕緣、阻值等參數(shù)，更換檢修參數(shù)不合格的電氣設(shè)備；對

17、配電箱、配電柜等進行清潔吹灰。 4.2.7沒有允許，嚴禁改動設(shè)備原有結(jié)構(gòu)，根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)還原裝配設(shè)備。4.2.8完成大修后，要清潔大修場所，保持設(shè)備環(huán)境的清潔衛(wèi)生，對更換的配件統(tǒng)一規(guī)范放置。相關(guān)文件和記錄 5.1設(shè)備大修單 5.2設(shè)備大修驗收單附件: 設(shè)備維修及故障處理流程圖1設(shè)備維修流程設(shè)備操作人員發(fā)現(xiàn)故障填設(shè)備保修單注明設(shè)備型號（序號）設(shè)備操作人員發(fā)現(xiàn)故障填設(shè)備保修單注明設(shè)備型號（序號）、簡述故障情況，生產(chǎn)班（組）長簽字報機修班特殊情況可直接電話報修事后及時補寫報修單機修班（組）長及時（15分鐘內(nèi)）安排檢修或機修工接報修單直接檢修維修機修人員主導(dǎo)，嚴格按照設(shè)備檢修規(guī)程、安全操作、準確判斷故障

18、、按時保質(zhì)完成，設(shè)備操作人員配合輔助設(shè)備配件在機修班庫房或公司配件庫領(lǐng)?。ㄖ幸拱嗦?lián)系庫房管理員）檢修技術(shù)難點（問題）及時詢問班（組）長和老員工，特殊輔助機具及時聯(lián)系車間主任及班組長支援重大問題及時聯(lián)系設(shè)備部經(jīng)理（主管）直至向公司分管領(lǐng)導(dǎo)匯報一般情況當班必須檢修完畢，如特殊情況必須與下班交接（故障情況、檢修進度等）做好記錄檢修完畢操作人員進行試車驗收，填寫維修情況、維修時間（報修單）設(shè)備部主管（專項助理）每周收集統(tǒng)計報修單，考評機修工檢修時間及設(shè)備維修時間，周會通報設(shè)備部經(jīng)理（主管）每月根據(jù)設(shè)備維修時間統(tǒng)計，分析（改進）設(shè)備維修狀況、設(shè)備運行狀況及操作與維修人員綜合素質(zhì)，形成月度總結(jié)上報公司2設(shè)

19、備事故處理流程設(shè)備操作人員、車間主任、班組長或相關(guān)發(fā)現(xiàn)人員上報設(shè)備操作人員、車間主任、班組長或相關(guān)發(fā)現(xiàn)人員上報設(shè)備部、機修班維修人員或安全巡檢人員提出設(shè)備部經(jīng)理（主管）主導(dǎo)召集設(shè)備事故分析會，設(shè)備操作人員、所屬車間主任班組長、機修班（組）長、相關(guān)維修人員參加，生產(chǎn)部、安環(huán)部有關(guān)人員列席（如發(fā)生人生傷害事故由安環(huán)部主導(dǎo)）由設(shè)備操作人員、車間主任、班組長或相關(guān)發(fā)現(xiàn)人員闡述事故經(jīng)過，維修人員敘述維修經(jīng)過、損壞情況及原因分析，設(shè)備部經(jīng)理（主管）作出事故結(jié)論，編制事故報告（含處理意見）事故按照三不放過原則處理落實（事故原因分析不清、責任不落實、無改進整改不放過）事故發(fā)生班組（車間）對相關(guān)責任人責任進行分

20、解落實，并在班組召開分析會總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，進行預(yù)防整改，杜絕事故人力資源部及財務(wù)部根據(jù)事故報告對相關(guān)責任人進行扣款及績效處罰設(shè)備大修單設(shè)備名稱: 大修序號:規(guī)格型號制造廠家制造編號制造時間本廠編號大修時間使用部門安裝地點主要附屬設(shè)備序號名稱規(guī)格型號單位數(shù)量制造廠制造號備注12345易 損 配 件12345大 修 記 錄序號大修項目大修概述效果備注12345678910 制表人： 大修人： 審核人：設(shè)備維修記錄單 位： 年 月 日設(shè)備編號設(shè)備名稱規(guī)格型號開工時間竣工時間修理工時修理內(nèi)容更換部件及消耗材料部件及材料名稱數(shù)量單價（元）總價（元）合計驗收情況遺留問題修理單位：檢驗員：使用單位驗收人：設(shè)備

21、部門： （公章）經(jīng)辦人：設(shè)備到貨驗收及移交記錄設(shè)備名稱型 號規(guī) 格 外形尺寸生產(chǎn)廠合 同 號出廠日期出廠編號重量公斤資產(chǎn)編號主 要 附 機 、隨 機 附 件 及 工 具張技 術(shù) 資 料張序號名 稱規(guī)格及型號應(yīng)供量實收量名 稱份份備 注說 明 書合 格精度檢驗單另件圖冊工具清單備件清單驗收及移交記事：設(shè)備原值裝備管理部門驗收日期使用單位設(shè)備管理部門領(lǐng)用日期設(shè)備臺賬設(shè)備名稱型號制造廠家供應(yīng)廠家出廠編號出廠日期購買日期本廠編號維保人備注設(shè)備閑置（報廢）設(shè)備臺賬序號設(shè)備名稱本廠編號規(guī)格型號生產(chǎn)廠家數(shù)量單位閑置（報廢）原因存放地點備注設(shè)備維修聯(lián)絡(luò)（派工）單報修單位編號： 維修單位編號：報修單位報修人報修時間上聯(lián) 白色 報修單位存檔上聯(lián) 白色 報修單位存檔維修單位維修人維修時間報修設(shè)備信息（規(guī)格型號及位號、編號）：報修設(shè)備故障描述：設(shè)備維修描述： 報修單位負責人意見（簽名）：要求完成