申請日2015.07.24

　　公開(公告)日2015.10.28

　　IPC分類號B23K20/22; B23K20/12

　　摘要

　　本發(fā)明公開了一種污水泵電機軸摩擦焊接方法。圓鋼0Cr18Ni9Ti、42CrMo，鋸床鋸切成段，0Cr18Ni9Ti圓鋼(1)夾持在摩擦焊機的旋轉(zhuǎn)夾具中;42CrMo圓鋼(2)外圓上裝一個拘束套(3)并夾持在摩擦焊機的移動夾具中;以轉(zhuǎn)速1100rpm，起始摩擦壓力80～90MPa，摩擦焊接1.2～2.0秒，工進速度1.5mm/s;以轉(zhuǎn)速1450rpm，工進速度3.5mm/s，二級摩擦壓力160～180MPa，摩擦焊接5～7秒;以轉(zhuǎn)速1300rpm，工進速度3.5mm/s，三級摩擦壓力100～120MPa，摩擦焊接7～8秒后剎車制動;同時加以240～270MPa頂鍛壓力，并保持頂鍛壓力6～8秒。

　　權(quán)利要求書

　　1.污水泵電機軸摩擦焊接方法，其特征是：將材料是不銹鋼OCr18Ni9Ti 的圓鋼夾持在摩擦焊機的旋轉(zhuǎn)夾具中，將材料是合金結(jié)構(gòu)鋼42CrMo的圓鋼夾持 在摩擦焊機的移動夾具中;以轉(zhuǎn)速1100rpm，起始摩擦壓力80～90MPa，摩擦焊 接1.2～2.0秒，工進速度1.5mm/s，實現(xiàn)初始摩擦;再以轉(zhuǎn)速1450rpm，工進 速度3.5mm/s，二級摩擦壓力160～180MPa，摩擦焊接5～7秒;以轉(zhuǎn)速1300rpm， 工進速度3.5mm/s，三級摩擦壓力100～120MPa，進行穩(wěn)定摩擦焊接7～8秒后 剎車制動;剎車制動的同時加以240～270MPa的頂鍛壓力，并保持頂鍛壓力6～ 8秒。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水泵電機軸摩擦焊接方法，其特征是：不銹鋼 OCr18Ni9Ti和合金結(jié)構(gòu)鋼42CrMo的圓鋼，通過鋸床鋸切成段不需要對焊接面進 行進行機械加工，焊接端面與圓鋼的外圓垂直度、平面度在2mm以內(nèi)。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水泵電機軸摩擦焊接方法，其特征是：在合金 結(jié)構(gòu)鋼42CrMo圓鋼的外圓上、焊接端面附近裝一個拘束套。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水泵電機軸摩擦焊接方法，其特征是：采用三 級摩擦，摩擦過程分為初始摩擦、二級摩擦、三級摩擦。

　　說明書

　　污水泵電機軸摩擦焊接方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種污水泵電機軸在連續(xù)驅(qū)動摩擦焊機上的摩擦焊接方法。

　　背景技術(shù)

　　隨著社會的進步，生活水平的不斷提高和環(huán)保意識的加強，工業(yè)廢水、生 活污水都必須經(jīng)過有效的廢物處理，才能排放或循環(huán)再利用，以實現(xiàn)可持續(xù)發(fā) 展。污水泵電機軸延伸到污水泵中，成為污水泵泵軸，污水泵電機軸和污水泵 泵軸是同一根軸，污水泵中充滿各種腐蝕性物質(zhì)，使得在污水泵中的電機軸必 須耐腐蝕，通常選用不銹鋼0Cr18Ni9Ti，為了降低產(chǎn)品成本污水泵電機內(nèi)部的電 機軸通常選用合金結(jié)構(gòu)鋼42CrMo，將兩種材料焊接在一起制成污水泵電機軸。 目前通常是將鋸床鋸切下來的不銹鋼0Cr18Ni9Ti與合金結(jié)構(gòu)鋼42CrMo的焊接 端面加工平整、加工出焊接坡口，采用二氧化碳氣體保護焊，將不銹鋼 0Cr18Ni9Ti與合金結(jié)構(gòu)鋼42CrMo焊接在一起，制成污水泵電機軸;由于二氧化 碳氣體保護焊是熔化焊，焊縫內(nèi)部存在氣孔、夾渣、晶粒粗大、容易出現(xiàn)晶間 腐蝕，污水泵電機軸焊縫強度低，容易從焊縫處斷裂，導(dǎo)致污水泵電機軸批量 報廢;焊接前需要將焊絲烘干，以去除焊絲中的水份，避免焊接時產(chǎn)生氫脆現(xiàn) 象導(dǎo)致焊縫強度差，這樣增加了輔助工作時間，降低了生產(chǎn)效率，提高了生產(chǎn) 成本;鋸床鋸切下來的不銹鋼0Cr18Ni9Ti與合金結(jié)構(gòu)鋼42CrMo不能直接焊接， 需要將焊接端面加工平整、加工出焊接坡口，這些工作的完成需要增加機械加 工設(shè)備、安排加工工序、增加焊件轉(zhuǎn)運環(huán)節(jié)，導(dǎo)致制造時間長、生產(chǎn)成本大、 企業(yè)效益低。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　為了解決鋸床鋸切下來的不銹鋼0Cr18Ni9Ti與合金結(jié)構(gòu)鋼42CrMo不能直 接焊接，需要將焊接端面加工平整、加工出焊接坡口，采用二氧化碳氣體保護 焊將兩種材料焊接成一體制成污水泵電機軸，焊接前焊絲需要烘干，增加了輔 助工作時間，降低了生產(chǎn)效率，提高了生產(chǎn)成本;需要增加機械加工設(shè)備、安 排加工工序、增加焊件轉(zhuǎn)運環(huán)節(jié)，導(dǎo)致制造時間長、生產(chǎn)成本大、企業(yè)效益低; 以及焊縫內(nèi)部存在氣孔、夾渣、晶粒粗大、容易出現(xiàn)晶間腐蝕，污水泵電機軸 焊縫強度低，容易從焊縫處斷裂，污水泵電機軸批量報廢的問題。本發(fā)明提供 一種污水泵電機軸在連續(xù)驅(qū)動摩擦焊機上的摩擦焊接方法。

　　解決其技術(shù)問題所采用的方案是：將材料分別是不銹鋼0Cr18Ni9Ti和合金 結(jié)構(gòu)鋼42CrMo的圓鋼，通過鋸床鋸切成段焊接面不需要進行進行機械加工，焊 接端面與圓鋼的外圓垂直度、平面度控制在2mm以內(nèi)，將材料是不銹鋼 0Cr18Ni9Ti的圓鋼夾持在摩擦焊機的旋轉(zhuǎn)夾具中，將材料是合金結(jié)構(gòu)鋼42CrMo 的圓鋼夾持在摩擦焊機的移動夾具中;在合金結(jié)構(gòu)鋼42CrMo圓鋼的外圓上、焊 接端面附近裝一個拘束套，以減少摩擦焊接時42CrMo發(fā)熱快容易產(chǎn)生塑性變形 的現(xiàn)象，將焊接熱量集中在焊接面上，使得0Cr18Ni9Ti和42CrMo都產(chǎn)生塑性 變形;以轉(zhuǎn)速1100rpm，起始摩擦壓力80～90MPa，摩擦焊接1.2～2.0秒，工 進速度1.5mm/s，實現(xiàn)初始摩擦，實現(xiàn)焊接面溫度上升;再以轉(zhuǎn)速1450rpm，工 進速度3.5mm/s，二級摩擦壓力160～180MPa，摩擦焊接5～7秒;以轉(zhuǎn)速1300rpm， 工進速度3.5mm/s，三級摩擦壓力100～120MPa，進行穩(wěn)定摩擦焊接7～8秒后 剎車制動;剎車制動的同時加以240～270MPa的頂鍛壓力，并保持頂鍛壓力6～ 8秒。采用三級摩擦的焊接方法，摩擦過程分為初始摩擦、二級摩擦、三級摩擦， 初始摩擦使凹凸不平的焊接端面溫度升高、材料軟化;二級摩擦在大壓力作用 下焊接端面溫度進一步升高，焊接材料端面的塑性增強、強度下降，焊接材料 凹凸不平的焊接端面被磨損、消耗掉，光滑、平整、未受污染的材料相互接觸、 摩擦、加劇分子熱擴散作用，外觀表現(xiàn)為材料被不斷從焊接面處擠出;在三級 摩擦壓力作用時，摩擦焊接沒有了因為焊接面凹凸不平引起的振動現(xiàn)象，焊接 面處于一種穩(wěn)定的摩擦狀態(tài)，焊接面的溫度場穩(wěn)定、持續(xù)、高效，使得兩個被 焊材料焊接面上熱擴散作用進一步加強，材料摩擦變形充分，在頂鍛壓力的作 用，焊縫處金屬為鍛造組織，焊縫晶粒細化、組織致密、質(zhì)量高、性能好。

　　本發(fā)明的有益效果是：通過這種摩擦焊接方法制造的污水泵電機軸，解決 了鋸床鋸切下來，材料分別是不銹鋼0Cr18Ni9Ti和合金結(jié)構(gòu)鋼42CrMo的圓鋼， 無法直接焊接，需要將焊接面加工平整后再焊接，導(dǎo)致的導(dǎo)致制造時間長、生 產(chǎn)成本大、企業(yè)效益低的問題，生產(chǎn)效率提高了5～7倍;摩擦焊接的焊縫處金 屬為鍛造組織，焊縫晶粒細化、組織致密、質(zhì)量高、性能好，焊接處沒有做為 填充金屬的焊絲或焊條，焊接時母材也沒有熔化，焊縫處沒有氣孔、夾渣等焊 接缺陷;焊縫處的抗拉強度σb≥680MPa、延伸率δ≥25%，超過了國家標(biāo)準要 求，產(chǎn)品合格率提高到99.98%。

　　下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明