Φ15 45钢+45钢连续驱动摩擦焊焊接工艺
摩擦焊接工艺(3篇)
第1篇一、引言摩擦焊接是一种利用摩擦热加热金属并施加压力以实现焊接连接的工艺。
它具有操作简单、焊接质量稳定、焊接速度快、成本低等优点，广泛应用于汽车、航空、航天、造船、铁路等行业。
本文将对摩擦焊接工艺的原理、设备、工艺参数及焊接质量等方面进行详细介绍。
二、摩擦焊接原理摩擦焊接的原理是利用摩擦产生的热量将金属表面加热至塑性状态，然后在一定压力下使两金属表面相互接触并发生塑性变形，从而实现焊接连接。
摩擦焊接过程中，金属表面的接触面积逐渐增大，摩擦产生的热量也不断增加，直至焊接接头形成。
1. 摩擦生热摩擦焊接过程中，通过摩擦产生的热量使金属表面温度升高，热量传递至金属内部，使金属达到塑性状态。
摩擦热的大小与摩擦系数、摩擦速度、摩擦时间等因素有关。
2. 塑性变形摩擦焊接过程中，摩擦产生的热量使金属表面达到塑性状态，金属表面发生塑性变形。
在压力作用下，金属表面相互接触，形成一定的接触面积，为焊接接头提供结合力。
3. 焊接接头形成随着摩擦焊接过程的进行，金属表面接触面积逐渐增大，塑性变形程度加深，焊接接头逐渐形成。
焊接接头质量取决于摩擦焊接过程中的工艺参数和金属材料的性能。
三、摩擦焊接设备摩擦焊接设备主要包括摩擦焊接机、夹具、焊接电源等。
1. 摩擦焊接机摩擦焊接机是摩擦焊接过程中的核心设备，其主要功能是产生摩擦力、实现摩擦焊接过程。
摩擦焊接机可分为机械式、液压式、电磁式等类型。
2. 夹具夹具用于固定焊接件，保证焊接过程中的定位精度。
夹具的设计应满足以下要求：具有较高的定位精度、良好的耐磨性、易于操作和调整。
3. 焊接电源焊接电源为摩擦焊接提供能量，常见的焊接电源有直流电源、交流电源等。
焊接电源的电压、电流等参数应根据焊接工艺和金属材料选择。
四、摩擦焊接工艺参数摩擦焊接工艺参数主要包括摩擦时间、摩擦压力、焊接速度、预热温度等。
1. 摩擦时间摩擦时间是指摩擦焊接过程中摩擦头与工件接触的时间。
摩擦时间过长，会导致焊接接头质量下降；摩擦时间过短，则无法产生足够的摩擦热。
45钢焊接工艺设计
摘要45钢是一种优质碳素结构钢，硬度不高易切削加工，在工程技术领域应用特别广泛。
本次实验主要通过采用不同电流值对45钢进行施焊，研究不同的电流值对45钢焊接工艺性和焊接接头组织性能的影响规律。
本次实验主要采用了直径为3.2mm焊条在80A、100A、120A、140A时对45钢进行施焊，并观察焊接过程中，焊接电流对45钢焊接工艺性的影响，分析焊接电流对焊接接头组织性能的影响规律，最终得出在焊条直径为3.2mm时最适合45钢焊接的电流值。
实验结果表明，焊接工艺参数对焊接工艺性有很大的影响，在使用3.2mm 直径焊条对45钢进行施焊时，当选取电流值为120A时候，45钢焊接工艺性较好；当使用直径3.2mm焊条对45钢进行施焊时，随着电流值的增大，所得到焊接接头焊缝区和热影响区的组织晶粒变粗大，其硬度值也逐渐增大。
综上所述：当使用直径为3.2mm的焊条进行45钢的焊接时，电流为120A 时45钢的焊接工艺最好。
关键词：焊接工艺焊接电流显微组织显微硬度目录1.引言.................................................................................................................. - 3 -1.1焊接工艺....................................................................................................... - 3 -1.1.1焊条直径.................................................................................................... - 3 -1.1.2焊缝的空间位置........................................................................................ - 4 -1.1.3焊接电流.................................................................................................... - 4 -1.1.4焊件坡口.................................................................................................... - 4 -1.2 碳钢焊接工艺.............................................................................................. - 5 -1.3 45钢焊接工艺.............................................................................................. - 5 -1.4 45钢焊接工艺参数确定.............................................................................. - 6 -2. 实验过程........................................................................................................ - 7 -2.1 实验材料...................................................................................................... - 7 -2.1.1 母材成分................................................................................................... - 7 -2.2实验设备....................................................................................................... - 7 -2.3 实验原理.................................................................................................. - 10 -2.4 实验流程.................................................................................................... - 11 -2.5 实验方案.................................................................................................... - 12 -2.6 实验步骤.................................................................................................... - 13 -2.6.1 取样......................................................................................................... - 13 -2.6.2 施焊......................................................................................................... - 13 -2.6.3 制样......................................................................................................... - 14 -2.6.4 磨样....................................................................................................... - 14 -2.6.5 抛光....................................................................................................... - 14 -2.6.6 腐蚀....................................................................................................... - 15 -2.6.7 拍照....................................................................................................... - 15 -2.6.8 硬度测试............................................................................................... - 15 -3. 实验结果与分析.......................................................................................... - 17 -3.1不同电流对焊接工艺性的影响................................................................. - 17 -3.2 焊接电流对硬度的影响............................................................................ - 18 -3.3 不同电流对焊接接头金相组织的影响.................................................... - 18 -3.3.1电流为140A时焊接接头金相显微组织.............................................. - 18 -3.3.3 不同电流值焊缝区显微组织............................................................... - 19 -3.3.4 不同电流值热影响区显微组织........................................................... - 20 -结论................................................................................................................. - 22 -参考文献........................................................................................................... - 23 -1.引言1.1焊接工艺焊接工艺包括焊接方法、焊前准备、焊接材料、焊接设备、焊接顺序、焊接操作、工艺参数以及焊后热处理等。
45号钢埋弧焊堆焊工艺
45号钢埋弧焊堆焊工艺主要包括以下步骤：
准备材料：确保45号钢材料表面干净、无油污、锈迹和其他杂质。
预处理：对45号钢进行预处理，包括切割、打磨和坡口加工等，以准备焊接。
埋弧焊剂：选择合适的埋弧焊剂，根据工艺要求进行配制。
焊接参数设定：根据45号钢的特性和工艺要求，设定合适的焊接电流、电压、焊接速度等参数。
装配定位：将45号钢装配并固定在适当的位置，确保焊接过程中不会移动。
焊接操作：按照预定的焊接参数进行焊接，注意观察和控制熔池的形成，确保焊缝质量。
后处理：焊接完成后，清理焊缝表面的焊渣和飞溅物，并进行必要的检验和修整。
在实施堆焊工艺时，需要注意以下几点：
焊剂的选择：根据45号钢的化学成分和机械性能要求，选择合适的埋弧焊剂。
焊接参数的调整：根据实际情况对焊接电流、电压、焊接速度等参数进行调整，以达到最佳的焊接效果。
焊缝质量控制：注意观察和控制熔池的形成，确保焊缝质量符合要求。
安全操作：在焊接过程中，要注意安全操作，防止烫伤和电击等事故的发生。
以上是45号钢埋弧焊堆焊工艺的基本步骤和注意事项，供您参考。
具体操作可根据实际情况进行调整。
连续驱动摩擦焊原理简介
连续驱动摩擦焊基本原理1．焊接过程连续驱动摩擦焊接时，通常将待焊工件两端分别固定在旋转夹具和移动夹具内，工件被夹紧后，位于滑台上的移动夹具随滑台一起向旋转端移动，移动至一定距离后，旋转端工件开始旋转，工件接触后开始摩擦加热。
此后，则可进行不同的控制，如时间控制或摩擦缩短量（又称摩擦变形量）控制。
当达到设定值时，旋转停止，顶锻开始，通常施加较大的顶锻力并维持一段时间，然后，旋转夹具松开，滑台后退，当滑台退到原位置时，移动夹具松开，取出工件，至此，焊接过程结束。
对于直径为16mm的45号钢，在2000r/min转速、8.6MPa摩擦压力、0.7s摩擦时间和161M Pa的顶锻压力下，整个摩擦焊接过程如图10所示。
从图中可知，摩擦焊接过程的一个周期可分成摩擦加热过程和顶锻焊接过程两部分。
摩擦加热过程又可以分成四个阶段，即初始摩擦、不稳定摩擦、稳定摩擦和停车阶段。
顶锻焊接过程也可以分为纯顶锻和顶锻维持两个阶段。
（1）初始摩擦阶段（t1）此阶段是从两个工件开始接触的a点起，到摩擦加热功率显著增大的b点止。
摩擦开始时，由于工件待焊接表面不平，以及存在氧化膜、铁锈、油脂、灰尘和吸附气体等，使得摩擦系数很大。
随着摩擦压力的逐渐增大，摩擦加热功率也慢慢增加，最后摩擦焊接表面温度将升到200～300℃左右。
在初始摩擦阶段，由于两个待焊工件表面互相作用着较大的摩擦压力和具有很高的相对运动速度，使凸凹不平的表面迅速产生塑性变形和机械挖掘现象。
塑性变形破坏了界面的金属晶粒，形成一个晶粒细小的变形层，变形层附近的母材也沿摩擦方向产生塑性变形。
金属互相压入部分的挖掘，使摩擦界面出现同心圆痕迹，这样又增大了塑性变形。
因摩擦表面不平，接触不连续，以及温度升高等原因，使摩擦表面产生振动，此时空气可能进入摩擦表面，使高温下的金属氧化。
45钢焊接方法
45钢焊接方法
嘿，朋友们！今天咱就来好好唠唠 45 钢焊接方法。
你想想，要是你有一块 45 钢，就像你拥有了一块宝贝，可你不知道怎么把它焊接得完美无缺，那多可惜呀！这焊接 45 钢啊，就好比搭积木，得一步一步来，每个环节都不能马虎。
比如说，焊接前得清理干净吧，就像你去见重要的人总得把自己收拾利落一个道理！然后呢，选择合适的焊接材料，这可不是随便抓一个就行的，得精挑细选呢，不然就像给战士选错了武器，能行吗？焊接电流、电压也要调节好，这多重要啊，过大过小都可能出问题，就如同给汽车踩油门，轻了跑不起来，重了又容易失控！
还有啊，在焊接过程中，那焊条得像舞者一样灵活舞动，不然怎么能焊出漂亮的焊缝呢？“哎呀，我怎么总是焊不好呀！”有人可能会这么抱怨。
嘿，别着急呀，多练习练习不就好了嘛。
总之，想要把45 钢焊接好，可得下一番功夫呢！大家可得用心对待呀！
我的观点就是：只要掌握了好方法，多实践，就一定能把 45 钢焊接得超棒！。
电子束焊新技术和新工艺讲解
特种焊接——电子束焊新技术和新工艺目录1.前言2.电子束焊的特点3.电子束焊焊接方法的分类4.电子束焊的主要优缺点5.电子束焊的应用范围6.电子束焊的设备与装备7.电子束焊的焊接工艺8. 电子束焊的工艺参数9.获得深熔焊的工艺方法10.总结1.前言在各种产品制造工业中，焊接与切割（热切割）是一种十分重要的加工工艺。
据工业发达国家统计,每年仅需要进行焊接加工后使用的钢材就占钢总产量的45%左右。
金属焊接是指通过适当的手段，使两个分离的金属物体（同种金属或异种金属）产生原子（分子）间结合而连接成一体的连接方法。
焊接不仅可以解决各种钢材的连接，而且还可以解决铝、铜等有色金属及钛、锆等特种金属材料的连接，因而已广泛应用于机械制造、造船、海洋开发、汽车制造、石油化工、航天技术、原子能、电力、电子技术及建筑等部门。
随着现代工业生产的需要和科学技术的蓬勃发展，焊接技术不断进步。
仅以新型焊接方法而言，到目前为止，已达数十种之多。
特种焊接技术是指除了焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护焊等一些常规的焊接方法之外的一些先进的焊接方法，如激光焊、电子束焊、等离子弧焊、扩散焊等。
生产中选择焊接方法时，不但要了解各种焊接方法的特点和选用范围，而且要考虑产品的要求，然后还要根据所焊产品的结构、材料以及生产技术等条件做出初步选择。
电子束焊是利用加速和聚焦的电子束轰击置于真空或非真空中的焊件所产生的热能进行焊接的方法。
电子束撞击工件时，其动能的96%可转化为焊接所需的热能，能量密度高达310～510KW/2cm ，而焦点处的最高温度达5953C 左右。
电子束焊是一种先进的焊接方法，在工业上的应用只有不到60年的历史，首先是用于原子能及宇航工业，继而扩大到航空、汽车、电子、电器、机械、医疗、石油化工、造船、能源等工业部门，创造了巨大的社会经济效益，并日益受到人们的关注。
2.电子束焊的特点电子束焊（electronic beam welding ）是高能量密度的焊接方法，它利用空间定向高速运动的电子束，撞击工件表面并将动能转化为热能，使被焊金属迅速融化和蒸发。
45号钢焊接工艺要求
45号钢焊接工艺要求45号钢是一种常用的结构钢，具有较高的强度和耐腐蚀性能，广泛应用于建筑、桥梁、船舶、汽车、机械制造和石油化工等领域。
为了保证焊接接头的质量和可靠性，以下是对45号钢焊接的工艺要求。
1.材料准备焊接前需要对45号钢材进行准备。
首先，材料的质量必须符合相关标准和规范的要求。
材料需要进行清理，除去表面的油污、氧化物和焊渣。
焊接材料应选择适合45号钢的电焊条或焊丝。
2.焊接设备焊接设备要选择合适的电弧焊机或气体保护焊机。
焊机的电流和电压要根据焊接材料和厚度进行合理调节。
焊接工作地点需要保持干燥、无风、无水、无烟尘，并有良好的通风。
3.焊接参数焊接参数是保证焊缝质量的关键。
焊接电流、电压、焊接速度和焊接气体流量都需要根据焊接材料和焊接厚度进行调整。
过高的电流会引起焊缝气孔和熔焊侧面的烧穿；过高的电压会导致电弧不稳定和焊缝质量下降。
焊接速度过快会引起焊缝太窄和不充实，速度过慢会导致焊缝过宽和熔渣残留。
对于角焊缝，要注意角度和焊枪的位置。
4.预热和热处理对于较厚的45号钢板焊接，需要进行预热处理。
预热温度一般为150-200℃，可以提高焊接强度和韧性。
焊接完毕后，要进行适当的热处理，以减小焊接接头的残余应力。
5.检查和评定焊接完毕后，要对焊缝进行检查和评定。
常见的检查方法包括目视检查、超声波检测、射线检测等。
焊缝的质量评定标准要根据相关规范进行确定。
以上是对45号钢焊接的一些基本要求。
在实际焊接操作中，需要根据具体情况进行调整和优化，同时注意安全操作，避免产生焊接缺陷和事故。
45号钢焊接工艺要求
一、请问45#钢与20#钢焊接应采用什么焊接材料？如果45#已经是调质后的焊接用J507、J506、J427恐怕不行。
还要用异种刚焊条焊接比较好，比如A302.焊条必须烘干,焊前预热,焊后热处理,采用小电流，，焊丝h08a一般情况下采用手工电弧焊，使用J507、J506、J427等碱性结构钢焊条就行。
如果没有特殊要求，一般的J422焊条也可凑活。
我们公司设计都要求预热150度，然后用E5016焊条进行施焊焊条用E5016 预热150度左右焊后注意缓冷1、welding part1) co2-gas arc welding2) welding must be don efficiently3) must be preheating at welding part4) don’t exist undercut and gas pocket5) overlap is more than 2mm6) welding bead must be smooth2、welding penetration rate is more than 120%3、finish: chassis enamel black(dsem611),except rubber region,salt spray test:min24ohrs,one side 3mm4、marking about each torque rod is following under part, sticking location is suitablelocktion on pipe推力杆焊接（接头与无缝管）1、焊接零件要求1) 必须使用二氧化碳气体电弧焊接2) 焊接必须是高效率地穿上3) 焊接零件部位必须先预热4) 不能有积瘤、烧边和气囊5) 交叠层超过2mm6) 焊接面一定是光滑的2、焊缝深度率是超过120%3、烤漆搪瓷黑色(标准dsem611)，除了橡胶区域。
超厚45#钢板的焊接工艺解析
超厚45#钢板的焊接工艺解析摘要：最近我们成功的完成了油压机底座的焊接工作，该底座由两块长2600mm，宽1250mm，厚100mm的45#钢板焊接而成。
现就这项工作做一简单的分析和整理。
关键词：油压机；焊接；开裂1.概述：油压机底座由两块2600*1250*100mm的超厚45#钢板焊接而成。
由于钢板厚度大，材料含碳量较高，淬硬倾向较大，可焊性较差，如果焊接工艺选择不当，则热影响区易产生低塑性的淬硬组织，极易开裂，所以选择合适的焊接工艺非常重要。
我们曾经有过一次失败的经验，工艺是请外单位给编制的，以手工焊（焊条J506）打底，然后用埋弧自动焊（焊丝08Mn焊剂431）进行焊接，由于种种原因没有焊成功。
我们吸取了上次失败的经验教训，改变了焊接工艺，全部采用手工焊，具体工艺如下：①坡口形式：由于钢板厚度很大，所以采用双U型坡口；②表面堆焊：用A307不锈钢焊条在坡口表面堆焊一层不锈钢，以增加焊材和母材间的塑性，防止产生裂纹；③打底焊：用A307不锈钢焊条打底，以增加焊缝根部的塑性；④焊接：用J422焊条进行焊接，在保证质量的前提下，可降低焊接成本；⑤焊前预热，焊后热处理。
2.焊前准备：2.1 坡口加工：坡口加工成双U型，坡口宽度应小一些，宽度约35-40mm，见图一。
2.2 焊制支架：由于钢板总重达5吨（每块约重2.5吨）。
所以支架要有足够的强度，足以支撑钢板的重量。
同时，支架应使钢板预留出一定的焊接反变形，根据板的厚度和其它各种因素我们预留了20mm的反变形，见图二。
2.3 坡口清理并堆焊A307：先将坡口附近的油、锈及氧化层等清理干净，然后在坡口上堆焊一层A307，堆焊层厚度约2-4mm，堆焊应均匀并将坡口全部覆盖住。
2.4点焊固定：焊好支架后，将钢板安放在支架上组对好。
然后，用A307焊条将焊缝两端和中部点焊住，并在两端焊上拉筋板。
点焊时，焊缝要稍长一些，否则，在预热时容易断开。
2.5 焊前预热：沿焊缝的下部安放加热炉（烧焦炭），点燃之使钢板的预热温度达450℃±5℃。
惯性摩擦焊和连续摩擦焊的区别
一、惯性摩擦焊1 惯性摩擦焊的技术特点惯性摩擦焊一般装有飞轮，飞轮可储存旋转的动能，用以提供工件摩擦时需要的能量。
惯性摩擦焊在焊接前，将工件分别装入旋转端和滑移端，再将旋转端加速，当旋转端转速达到设定值时，主轴的驱动马达与旋转端分离。
滑移端一般由液压伺服驱动，朝旋转端方向移动，工件接触后开始摩擦同时切断飞轮的驱动电机供电;当旋转端的转速下降到一定值时，开始对待焊工件进行顶锻，保持一定时间后，滑移端退出，焊接过程结束。
在实际生产中，可通过更换飞轮或组合不同尺寸的飞轮来改变飞轮的转动惯量，从而改变焊接能量及焊接能力。
工件经焊接后，有部分材料会被挤出焊缝，造成飞边。
一般情况下，焊缝的飞边应被去除。
惯性摩擦焊的优点是工艺控制参数少、热输入小、变形小、焊缝窄，是少有的真正能达到6σ质量水平(缺陷率为百万分之3.4以下)的工艺，尤其适用于焊接异种材料，如粉末合金与高温合金的焊接。
惯性摩擦焊的缺点在于设备昂贵，按功率的不同，价格在200万~ 800万美元之间;工装的设计较复杂，仅限于焊接旋转体的零件，且对截面尺寸有限制。
目前国内的惯性摩擦焊机已研究多年，相关摩擦焊机的设计单位，已研发生产出技术成熟的30吨、60吨、130吨、200吨及600吨全系列惯性/连续驱动摩擦焊机，并已广泛应用于石油钻杆、机械及航空等领域，在600吨国内最大惯性摩擦焊机平台基础上已开展了航空发动转子组件焊接工艺研究。
相比较国外而言，国内惯性摩擦焊机设备质量可靠，性能稳定，各项静态及动态参数指标均已达到国际同类产品先进水平。
国内惯性摩擦焊机设备的价格也大大低于国外同类产品的价格。
2 惯性摩擦焊的应用惯性摩擦焊作为一种先进的焊接工艺，已成为先进航空发动机的压气机转子及涡轮部件的主要焊接工艺。
为了降低成本，减轻重量，先进航空发动机的压气机转子已基本采用焊接连接代替螺栓连接。
这是因为采用焊接结构后，省去了大量的盘与盘之间的连接紧固件，并且减少了转子在螺栓孔处的截面尺寸。
45号钢焊接工艺
45号钢焊接工艺
45号钢焊接工艺
⑴预热：预热温度250℃左右。
⑵优先选用低氢（碱性）焊条/焊丝。
⑶坡口形式：将焊件尽量开成U形坡口式进行焊接。
其目的是减少母材熔入焊缝金属中的比例，以降低焊缝中的含碳量，防止裂纹产生。
⑷焊接工艺参数：由于母材熔化到第一层焊缝金属中的比例最高达30%左右，所以第一层焊缝焊接时，应尽量采用小电流、慢焊接速度，以减小母材的熔深。
⑸焊后热处理。
焊后最好对焊件立即进行消除应力热处理，消除应力的回火温度为600～650℃。
若焊后不能进行消除应力热处理，应立即进行后热处理。
连续驱动摩擦焊原理简介
连续驱动摩擦焊基本原理1．焊接过程连续驱动摩擦焊接时，通常将待焊工件两端分别固定在旋转夹具和移动夹具内，工件被夹紧后，位于滑台上的移动夹具随滑台一起向旋转端移动，移动至一定距离后，旋转端工件开始旋转，工件接触后开始摩擦加热。
此后，则可进行不同的控制，如时间控制或摩擦缩短量（又称摩擦变形量）控制。
当达到设定值时，旋转停止，顶锻开始，通常施加较大的顶锻力并维持一段时间，然后，旋转夹具松开，滑台后退，当滑台退到原位置时，移动夹具松开，取出工件，至此，焊接过程结束。
对于直径为16mm的45号钢，在2000r/min转速、8.6MPa摩擦压力、0.7s 摩擦时间和161MPa的顶锻压力下，整个摩擦焊接过程如图10所示。
从图中可知，摩擦焊接过程的一个周期可分成摩擦加热过程和顶锻焊接过程两部分。
摩擦加热过程又可以分成四个阶段，即初始摩擦、不稳定摩擦、稳定摩擦和停车阶段。
顶锻焊接过程也可以分为纯顶锻和顶锻维持两个阶段。
（1）初始摩擦阶段（t1）此阶段是从两个工件开始接触的a点起，到摩擦加热功率显著增大的b点止。
摩擦开始时，由于工件待焊接表面不平，以及存在氧化膜、铁锈、油脂、灰尘和吸附气体等，使得摩擦系数很大。
随着摩擦压力的逐渐增大，摩擦加热功率也慢慢增加，最后摩擦焊接表面温度将升到200～300℃左右。
在初始摩擦阶段，由于两个待焊工件表面互相作用着较大的摩擦压力和具有很高的相对运动速度，使凸凹不平的表面迅速产生塑性变形和机械挖掘现象。
塑性变形破坏了界面的金属晶粒，形成一个晶粒细小的变形层，变形层附近的母材也沿摩擦方向产生塑性变形。
金属互相压入部分的挖掘，使摩擦界面出现同心圆痕迹，这样又增大了塑性变形。
因摩擦表面不平，接触不连续，以及温度升高等原因，使摩擦表面产生振动，此时空气可能进入摩擦表面，使高温下的金属氧化。
但由于t1时间很知，摩擦表面的塑性变形和机械挖掘又可以破坏氧化膜，因此，对接头的影响不大。
当焊件断面为实心圆时，其中心的相对旋转速度为零，外缘速度最大，此时焊接表面金属处于弹性接触状态，温度沿径向分布不均匀，摩擦压力在焊接表面上呈双曲线分布，中心压力最大，外缘最小。
45钢凸轮轴摩擦焊接及焊后热处理
典型零件热处理45钢凸轮轴摩擦焊接及焊后热处理 毛信孚1,2,刘小文1,冯红超2,谢 伟2(11西北工业大学摩擦焊接研究所,陕西西安 710072;21西安航空动力控制工程公司,陕西西安 710077)Fr i cti on W eld i n g and Post Hea t Trea t m en t for 45Steel Cam shaftsMAO Xin 2fu1,2,L I U Xiao 2wen 1,FE NG Hong 2chao 2,X I E W ei2(11Fricti on W elding I nstitute,North 2western Polytechnic University,Xi ′an Shaanxi 710072,China;21Xi ′an Aer o 2engine Contr ols Co .,Xi ′an Shaanxi 710077,China )中图分类号:TG47;TG162.7 文献标识码:B 文章编号:025426051(2006)0720090203作者简介:毛信孚(1936102—),男,浙江奉化人,高级工程师,主要从事物理冶金、理化试验、失效分析及新材料新工艺的研究,发表论文50篇,曾获部科技进步二等奖、省科技进步一等奖各1项。
联系电话:029*********收稿日期:2006202223 国内的凸轮轴一般采用热锻工艺生产,但在生产中存在加热温度不易控制,组织易于过热甚至过烧,晶粒粗大,材料的强韧性较差,生产效率低,耗材、耗能大,生产成本高等缺点。
而采用优质、高效、节能和无污染的摩擦焊接技术及焊后热处理工艺可以克服热锻工艺生产的缺点。
1 试验材料及方法摩擦焊接凸轮轴和轴体均为45钢制造,其主要化学成分(质量分数,%)为0146C 、017Mn 、0125Si 、0125C 、0125N i 、余量Fe 。
其摩擦焊接界面须经车削平整,其直径为<40mm 。
摩擦焊资料
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摩擦焊 发布者：chinaweld 发布时间：2006-2-7 阅读：1616次
摩擦焊
2008-5-26
摩擦焊
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6． 线性摩擦焊 线性摩擦焊原理如图8所示。待焊的两个工件一个固定，另一个以一定的速度作往复运动，或两个工件作相对往复运动，在压力F的作用 下两工件的界面摩擦产生热量，从而实现焊接。该方法的主要优点是不管工件是否对称，均可进行焊接。近年来，线性摩擦焊的研究较多， 主要用于飞机发动机涡轮盘与叶片的焊接，还用于大型塑料管道的现场焊接安装。
（3）稳定摩擦阶段（t3） 稳定摩擦阶段是摩擦加热过程的主要阶段，其范围从摩擦加热功率稳定值的d点起，到接头形成最佳温度分 布的e点为止，这里的e点也是焊机主轴开始停车的时间点（可称为e′点），也是顶锻压力开始上升的点（图10的ƒ点）以及顶锻变形量的开 始点。在稳定摩擦阶段中，工件摩擦表面的温度继续升高，并达到1300℃左右。这时金属的粘结现象减少，分子作用现象增强。稳定摩擦阶 段的金属强度极低，塑性很大，摩擦系数很小，摩擦加热功率也基本上稳定在一个很低的数值。此外，其它连接参数的变化也趋于稳定，只 有摩擦变形量不断增大，变形层金属在摩擦扭矩的轴向压力作用下，从摩擦表面挤出形成飞边，同时，界面附近的高温金属不断补充，始终 处于动平衡状态，只是接头的飞边不断增大，接头的热影响区变宽。
7． 搅拌摩擦焊 搅拌摩擦焊（FSW）是英国焊接研究所（简称TWI）于1991年发明的一种用于低熔点合金板材焊接的固态连接技术。它是由摩擦焊派生发 展起来的。由于这种工艺能进行板材的对接，并具有固相焊接接头独特的优点，因而在焊接高强度铝合金板材方面获得成功。 搅拌摩擦焊的工作原理如图9所示，将一个耐高温硬质材料制成的一定形状的搅拌针旋转深入到两被焊材料连接的边缘处，搅拌头调整 旋转，在两焊件连接边缘产生大量的摩擦热，从而在连接处产生金属塑性软化区，该塑性软化区在搅拌头的作用下受到搅拌、挤压，并随着 搅拌头的旋转沿焊缝向后流动，形成塑性金属流，并在搅拌头离开后的冷却过程中，受到挤压而形成固相焊接接头。
连续驱动摩擦焊焊接工艺
Φ15 45钢+45钢连续驱动摩擦焊焊接工艺一、目的《特种焊接设备使用与维护》是三年制高职焊接技术及自动化专业的一门专业主干课程。
其任务主要是讲述各种特种焊接方法的过程本质、质量控制、相应焊接设备的构成、工件原理、焊接参数的合理选择及设备使用维护的技术知识。
为了巩固所学常用特种焊接方法与设备的知识，熟悉有关资料，掌握焊接工艺参数的选择和焊接设备的使用维护，安排了为期一周的课程设计。
通过本次焊接工艺设计，锻炼学生们的分析问题与解决问题的能力，提高焊接操作技能。
二、摩擦焊接技术概况摩擦焊接是利用焊件接触的端面相对运动中相互摩擦所产生的热，使端面达到热塑性状态，然后迅速顶锻，完成焊接的一种固相焊接方法。
摩擦焊以其优质、高效、节能、无污染等优势受到制造业的重视，使其在航天、核能、海洋开发等技术领域及电力、机械、石化、汽车制造等产业部门得到了越来越广泛的应用。
摩擦焊的基本原理：摩擦焊焊接过程是在压力的作用下，相对运动的待焊材料之间产生摩擦，使界面及附近温度升高并达到热塑性状态，随着顶锻力的作用，界面氧化膜破碎，材料发生塑性变形与流动，通过界面元素扩散及再结晶冶金反应而形成接头。
焊接过程不加填充金属，不需焊剂，也不用保护气体，全部焊接过程只需几秒钟。
两焊件结合面之间在较高的压力下高速旋转相互摩擦产生了两个重要的效果：一是破坏了结合面的氧化膜或其他污物，使纯净金属暴露出来；另一个是摩擦生热，使结合面很快形成热塑性层。
在随后的摩擦扭矩和轴向压力作用下这些破碎的氧化物和部分塑性层被挤出结合面外形成飞边，剩余的塑性变形金属就构成了焊缝金属，最后的顶锻使焊缝金属获得进一步锻造，形成了质量良好的焊接.三、摩擦焊的优缺点1、焊接质量好而稳定。
由于摩擦焊是一种热压焊接法，摩擦不仅能消除焊接表面的氧化膜, 同时在较大的顶锻压力作用下, 还能挤碎和挤出由于高速摩擦而产生的塑性变形层中氧化了的部分和其它杂质, 并使焊缝金属得到锻造组织。
Φ15 45钢+45钢连续驱动摩擦焊焊接工艺
Φ15 45钢+45钢连续驱动摩擦焊焊接工艺概述连续驱动摩擦焊是在外力作用下，利用焊件接触面之间的相对摩擦运动和塑形流动所产生的热量，使接触面金属件相互扩散、流动和动态再结晶而完成的固态连接方法。
焊接过程不需要填充金属、焊剂或保护气体。
连续驱动摩擦焊方法以优质、高效、节能、无污染的技术特点受到制造业的重视，特别是近几年来开发的搅拌摩擦焊、超塑性摩擦焊等新技术，使其在航空航天、能源、海洋开发等技术领域及石油化工、机械和汽车制造等产业部门得到了广泛应用。
一.母材技术状况试件材料：45钢试件尺寸：Φ15×100mm45号钢,是GB中的叫法,JIS中称为:S45C,ASTM中称为1045,080M46,DIN称为:C45。
物理性能：密度ρ：7.85g/cm³，弹性模量E：210MPa，泊松比μ：0.269。
力学性能: 抗拉强度：不小于600MPa ；屈服强度：不小于355MPa 。
伸长率：17% ；收缩率：40% ；冲击功：39J 。
钢材交货状态硬度：热轧钢：≤229HB 退火钢：≤197HB推荐热处理温度：正火850℃淬火840℃回火600℃二、连续驱动摩擦焊原理1、连续驱动摩擦焊原理如图1所示，是在摩擦压力的作用下被焊界面相互接触，通过相对运动进行摩擦，使机械能转变为热能，利用摩擦热去除界面的氧化物，在顶锻力的作用下形成可靠接头。
该过程所产生的摩擦加热功率为P＝μkρυ式中： P——摩擦加热功率；μ——摩擦系数； k——系数；ρ——摩擦压力； v——摩擦相对运动速度。
图1 连续驱动摩擦焊的工作原理图连续驱动摩擦焊接时，通常将待焊工件两端分别固定在旋转夹具和移动夹具内，工件被夹紧后，位于滑台上的移动夹具随滑台一起向旋转端移动，移动至一定距离后，旋转端工件开始旋转，工件接触后开始摩擦加热。
此后，则可进行不同的控制，如时间控制或摩擦缩短量（又称摩擦变形量）控制。
当达到设定值时，旋转停止，顶锻开始，通常施加较大的顶锻力并维持一段时间，然后，旋转夹具松开，滑台后退，当滑台退到原位置时，移动夹具松开，取出工件，至此，焊接过程结束。
45号钢焊接工艺要点
45号钢焊接工艺要点
嘿，朋友们！今天咱就来好好唠唠 45 号钢焊接工艺要点。
你可别小瞧这焊接，就好比搭积木，一块没安好，整个就可能垮掉！
先说焊接前吧，那得把钢材表面清理得干干净净的，就像给它洗了个澡一样。
你想想，要是上面有脏东西、铁锈啥的，能焊得好吗？这可不是闹着玩儿的呀！
焊接电流和电压可得调好喽，这就跟调火候做饭似的。
电流太大，那不就焊穿啦；电流太小，又焊不牢，你说愁人不愁人。
焊接速度也很关键呀！太快了，焊缝不饱满；太慢了，又容易出问题。
咱得掌握好那个节奏，就跟跳舞似的，有快有慢，恰到好处才行。
还有那焊条角度，得根据情况随时调整，这可没有固定的死规矩。
就好像走路，得看着路怎么走合适就怎么走呗！
总之，要把45 号钢焊接好，每一个环节都不能马虎，都得用心去对待。
咱可不能随随便便就对付，那最后倒霉的不还是自己嘛！我的观点就是：焊接 45 号钢，就得认真细致，严格按照要求来，这样才能保证焊接质量呀！。
45钢焊接工艺研究
45钢焊接工艺研究一 45钢●标准 GB13237-91 TQ/ANSC-1R206003●主要特性高强度中碳调质钢，具有一定的塑性和韧性，较高的强度、切削性能良好，采用调质处理，可获得很好的综合力学性能，淬透性较差，水淬易产生裂纹。
中小型零件后可得到较好的韧性及较高的强度。
大型零件以采用正火处理为宜。
但45钢的焊接性能较低，虽可焊接但焊接前进行预热，且焊后进行退火处理。
以消除焊接应力。
●用途举例适用于制造较高的运动零件，如空压机、活塞、蒸汽机平机的叶轮、重型及通用机械中轧制轴、连杆、锅杆齿条等。
●生产品种扁钢、热轧厚钢板、热轧宽钢带、热轧和冷轧的薄厚钢板和钢带。
●化学成分含碳（C）量是0.42~0.50%，Si含量为0.17~0.37%，Mn含量0.50~0.80%，Cr含量≤0.25%，Ni含量≤0.30%。
， Cu含量≤0.25%●主要性能拉力强度mpa=600 屈服点mpa=385 伸长率%=16 断面收缩率ψ（%）≥40 冲击功αkv（J/cm2）≥39 硬度（HB）≤229二 45钢焊前分析45钢的碳当量含碳较高(0.42~0.50%)，淬透性大，焊接性较差，焊接工艺复杂，焊接过程中易产生焊接冷裂纹，为了提高抗裂性应采用低氢型焊丝（条），并采用焊前预热和焊后及时热处理；由于含碳量高，含合金元素，焊缝凝固结晶时，结晶温度区间大，偏析倾向也大，因而焊接时具有较大的热裂纹敏感性，为了防止产生热裂纹，要求采用低碳焊丝(条)，在焊接工艺上注意填満弧坑；低合金超强钢还具有应力开裂敏感性，这种应力开裂常发生在水或高湿度空气等弱腐蚀介质中，为了降低焊接接头的应力腐蚀开裂，应用采用热量集中的焊接方法和小的焊接线能量，并注意避免焊件表面的焊接缺陷和划伤。
三 45钢焊接工艺的选择3.1试验件的选择根据常用材料的焊接所以用Φ45×8的45钢管进行焊接3.2焊接方法和线能量的选择大部分焊接方法都可以用于异种钢的焊接，在选择焊接方法时既要考虑满足异种钢接的质量要求，又要尽可能考虑效率和经济效益。
摩擦焊工艺流程
摩擦焊工艺流程Friction welding is a solid-state welding process that offers numerous advantages over traditional fusion welding methods. This process involves the creation of frictional heat between two workpieces being joined, causing the material to soften and bond without the need for a filler material. 摩擦焊是一种固相焊接工艺，相对传统熔化焊接方法，它具有许多优势。
这个过程涉及在两个被连接的工件之间产生摩擦热，使材料软化并粘结在一起，而无需填充材料。
One of the primary benefits of friction welding is its ability to join dissimilar materials that are difficult or impossible to weld using conventional methods. This includes combinations of materials such as aluminum to steel, copper to aluminum, and titanium to steel. 摩擦焊的主要优势之一是它能够连接传统方法难以或无法焊接的异种材料。
这包括铝与钢、铜与铝、钛与钢等材料的组合。
The process of friction welding produces high-quality, strong welds with minimal distortion and residual stress. This makes it particularly well-suited for applications where the mechanical properties of the welded joint are critical, such as in aerospace, automotive, anddefense industries. 摩擦焊的工艺可以产生高质量、强度高的焊缝，且具有最少的畸变和残余应力。
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Φ15 45钢+45钢连续驱动摩擦焊焊接工艺概述
连续驱动摩擦焊是在外力作用下，利用焊件接触面之间的相对摩擦运动和塑形流动所产生的热量，使接触面金属件相互扩散、流动和动态再结晶而完成的固态连接方法。
焊接过程不需要填充金属、焊剂或保护气体。
连续驱动摩擦焊方法以优质、高效、节能、无污染的技术特点受到制造业的重视，特别是近几年来开发的搅拌摩擦焊、超塑性摩擦焊等新技术，使其在航空航天、能源、海洋开发等技术领域及石油化工、机械和汽车制造等产业部门得到了广泛应用。
一.母材技术状况
试件材料：45钢试件尺寸：Φ15×100mm
45号钢,是GB中的叫法,JIS中称为:S45C,ASTM中称为1045,080M46,DIN称为:C45。
物理性能：密度ρ：7.85g/cm³，弹性模量E：210MPa，泊松比μ：0.269。
力学性能: 抗拉强度：不小于600MPa ；屈服强度：不小于355MPa 。
伸长率：17% ；收缩率：40% ；冲击功：39J 。
钢材交货状态硬度：热轧钢：≤229HB 退火钢：≤197HB
推荐热处理温度：正火850℃淬火840℃回火600℃
二、连续驱动摩擦焊原理
1、连续驱动摩擦焊原理如图1所示，是在摩擦压力的作用下被焊界面相互接触，通过相对运动进行摩擦，使机械能转变为热能，利用摩擦热去除界面的氧化物，在顶锻力的作用下形成可靠接头。
该过程所产生的摩擦加热功率为
P＝μkρυ
式中： P——摩擦加热功率；μ——摩擦系数； k——系数；
ρ——摩擦压力； v——摩擦相对运动速度。
图1 连续驱动摩擦焊的工作原理图
连续驱动摩擦焊接时，通常将待焊工件两端分别固定在旋转夹具和移动夹具内，工件被夹紧后，位于滑台上的移动夹具随滑台一起向旋转端移动，移动至一定距离后，旋转端工件开始旋转，工件接触后开始摩擦加热。
此后，则可进行不同的控制，如时间控制或摩擦缩短量（又称摩擦变形量）控制。
当达到设定值时，旋转停止，顶锻开始，通常施加较大的顶锻力并维持一段时间，然后，旋转夹具松开，滑台后退，当滑台退到原位置时，移动夹具松开，取出工件，至此，焊接过程结束。
整个摩擦焊接过程如图2所示。
从图中可知，摩擦焊接过程的一个周期可分成摩擦加热过程和顶锻焊接过程两部分。
摩擦加热过程又可以分成四个阶段，即初始摩擦、不稳定摩擦、稳定摩擦和停车阶段。
顶锻焊接过程也可以分为纯顶锻和顶锻维持两个阶段。
2、连续驱动摩擦焊机普通型连续驱动摩擦焊机主要由主轴系统、加压系统、机身、夹头、检测与控制系统以及辅助装置等六部分组成。
连续驱动摩擦焊机参数，见表3。
三、接头形式
1、连续驱动摩擦焊接头形式在设计时主要遵循以下原则：
1) 在旋转式摩擦焊的两个工件中，至少要有一个工件具有回转断面。
2) 焊接工件应具有较大的刚度，夹紧方便、牢固，要尽量避免采用薄管和薄板接头。
3) 同种材料的两个焊件断面尺寸应尽量相同，以保证焊接温度分布均匀和变形层厚度相同。
4)
一般倾斜接头应与中心线成30°～45°的斜面。
5) 对锻压温度或热导率相差较大的异种材料焊接时，为了使两个零件的顶锻相对平衡，应调整界面的相对尺寸；为了防止高温下强度低的工件端面金属产生过多的变形流失，需要采用模子封闭接头金属。
6) 为了增大焊缝面积，可以把焊缝设计成搭接或维形接头。
7) 焊接大断面接头时，为了降低加热功率峰值，可以采用将焊接端面倒角的方法，使摩擦面积逐渐增大。
8) 对于棒－棒和棒－板接头，当中心部位材料被挤出形成飞边时要消耗更多的能量，而焊缝中心部位对扭矩和弯曲应力的承担又很少，所以，如果工件条件允许，可将一个或两个零件加工成具有中心孔洞，这样，既可用较小功率的焊机，又可提高生产率。
9) 待焊表面应避免渗氮、渗碳等。
10) 设计接头形式的同时，还应注意工件的长度、直径公差、焊接端面的垂直度、不平度和表面粗糙度。
2、连续驱动摩擦焊可以实现棒材-棒材、管材-管材、棒材-管材、棒材-板材及管材-板材的可靠连接。
接合面形状对获得高质量的接头非常重要，图3给出了常用的接头形式。
图3 接头形式
1）转速与摩擦压力。
转速和摩擦压力直接影响摩擦扭矩、摩擦加热功率、接头温度场、塑性层厚度以及摩擦变形速度等。
转速和摩擦压力的选择范围很宽，它们不同的组合可得到不同的规范，常用的组合有强规范和弱规范。
强规范时，转速较低，摩擦压力较大，摩擦时间短；弱规范时，转速较高，摩擦压力小，摩擦时间长。
2）摩擦时间。
摩擦时间影响接头的加热温度、温度场和质量。
如果时间短，则界面加热不充分，接头温度和温度场不能满足焊接要求；如果时间长，则消耗能量多，热影响区大，高温区金属易过热，变形大，飞边也大，消耗的材料多。
碳钢工件的摩擦时间一般在1～40s范围内。
3）摩擦变形量。
摩擦变形量与转速、摩擦压力、摩擦时间、材质的状态和变形抗力有关。
要得到牢靠的接头，必须有一定的摩擦变形量，通常选取的范围为1～10mm。
4）停车时间。
停车时间是转速由给定值下降到零时所对应的时间，直接影响接头的变形层厚度和焊接质量。
当变形层较厚时，停车时间要短；当变形层较薄而且希望在停车阶段增加变形层厚度时，则可加长停车时间。
5）顶锻压力、顶锻变形量和顶锻速度。
顶锻压力的作用是挤出摩擦塑性变形层中的氧化物和其他有害杂质，并使焊缝得到锻压，结合牢靠，晶粒细化。
顶锻压力的选择与材质、接头温度、变形层厚度以及摩擦压力有关。
材料的高温强度高时，顶锻压力要大；温度高、变形层厚度小时，顶锻压力要小（较小的顶锻压力就可得到所需要的顶锻变形量）；摩擦压力大时，相应的顶锻压力要小一些。
顶锻变形量是顶锻压力作用结果的具体反映，一般选取1～6mm。
顶锻速度对焊接质量影响很大，如顶锻速度慢，则达不到要求的顶锻变形量，一般为10～40mm/min。
其中，摩擦变形量和顶锻变形量（总和为缩短量）是其他参数的综合反应。
一般来讲，碳钢的连续驱动摩擦焊接参数选择范围为：摩擦速度0.6～3m/s，摩擦压力20～100MPa，摩擦时间1～40s，变形量1～10mm低碳钢的焊接参数。
为了防止中碳钢、高碳钢和低合金钢焊缝中的淬火组织，减少焊后回火处理工序，应选用较弱的焊接规范。
应注意，焊接高温强度差的高合金钢时，需要增大摩擦压力和顶锻压力，适当延长摩擦时间。
焊接管子时，为了减少内毛剌，在保证焊接质量的前提下应尽量减小摩擦变形量和顶锻变形量。
焊接高温强度差别比较大的异种钢或某些不产生脆性化合物的异种金属时，除了在高温强度低的材料一方加模子以外，还要适当延长摩擦时间，提高摩擦压力和顶锻压力。
焊接容易产生脆性化合物的异种金属时，需要采用一定的模具封闭接头金属，降低摩擦速度，增大摩擦压力和顶锻压力。
焊接大直径工件时，在摩擦速度不变的情况下，应相应地降低转速。
工件直径越大，摩擦压力在摩擦表面上的分布越不均匀，摩擦变形阻力越大，变形层的扩展也需要较长的时间。
焊接不等端面的碳钢和低合金钢时，由于导热条件不同，在接头上的温度分布和变形层的厚度也不同，为了保证焊接质量，应该采用强规范焊接。
六、操作要点及安全注意事项
1. 操作者必须熟悉机床操作顺序和性能，严禁超性能使用设备。
2 .操作者必须经过培训、考试或考核合格后，持证上岗。
3 .开机前，按设备润滑图表注油，检查油标油位或注油点。
4 .启动油泵电机，弹性夹头夹紧工件，调节液压系统压力、工作压力、
夹紧压力，顶锻压力，检查主轴箱润滑。
5. 在调整状态下，调节滑台、刀架移动速度和距离。
6.检查主轴箱润滑、离合、制动，低速转动主轴。
7.停机前复位，关闭主轴电机，待主轴停转后，关闭油泵电机。
8.关闭机床电控总开关，关闭电控柜空气开关。
9.清洁机床，按设备润滑图表或注油点进行注油。
10.严禁穿拖鞋、凉鞋、半短裤操作，以防铁屑烫伤，严禁戴手套操作。
11.夹具的防转块必须锁紧，避免螺钉或防转块飞觥装卸夹具应用专门
板手，不许把锥面变形的弹簧夹具装上使用。
12.快进、快退不能调得太快，防止发生危险，皮带张紧要适当，防护
罩须锁紧。
七、接头质量检验
45号钢的摩擦焊接参数见表4，接头的金属组织如图5所示，可以分为正火区、不完全正火区和回火区。
正火区是接头金属被加到850℃以上的区域，又称高温区，主要包括未被挤出的高速摩擦塑性变形金属以及在高温产生塑性变形的母材。
该区组织通常是力学性能良好的索氏体，但接头加热时间太短或太长时，也可能产生硬度很高的马氏体组织或晶粒粗大的过热组织。
不完全正火区是接头金属被加热到723～850℃之间的区域，通常这个区域的金相组织都是索氏体和铁素体组织。
但是，当接头的加热和冷却速度太快时，也可能产生马氏体组织。
回火区是接头金属被加热至723℃以下的区域。
由于加热时间很短，其金相组织不产生明显的变化。
对上述规范下摩擦焊接头的质量检验表明，在焊缝中没有产生未焊透、夹杂、气孔、裂缝和金属过热等缺陷，接头的加热区很窄，拉伸试验断裂在母材，弯曲试验可达180°，韧性高，焊接质量好。
八.参考文献
1.曹朝霞. 特种焊接技术. 北京:机械工业出版社, 2009
2.李亚江. 特种焊接技术及应用. 北京:化学工业出版社, 2008。