一種45號鋼活塞桿連續摩擦焊接頭熱處理工藝制造技術

本發明專利技術屬于機械制造技術領域，具體涉及一種45號鋼活塞桿連續摩擦焊接頭熱處理工藝。本發明專利技術的熱處理過程主要是：首先進行熱處理預熱，預熱溫度為550℃，介質為空氣，保溫時間為5分鐘；然后以20℃/min的速度加熱到870℃，保溫時間是0min；隨即淬火，淬火介質為水；550℃以下出爐空冷；空冷至室溫后進行回火，回火溫度為520℃，回火保溫時間為140min；回火保溫后出爐空冷至室溫。經本發明專利技術熱處理工藝處理后的活塞桿接頭斷裂強度比一般調質處理后的斷裂強度提高14.5%，斷面收縮率、伸長率、沖擊韌性不降低。

【技術實現步驟摘要】
一種45號鋼活塞桿連續摩擦焊接頭熱處理工藝
本專利技術屬于機械制造
，具體涉及一種45號鋼活塞桿連續摩擦焊接頭熱處理工藝。
技術介紹
摩擦焊是利用焊接對象之間的相互摩擦產生的熱量來實現材料的可靠連接，屬于特種焊的一種。摩擦界面及其附近的材料在壓力的作用下摩擦生熱，溫度快速升高并達到熱塑性狀態，之后施加另一個比摩擦壓力更大的頂鍛壓力，使界面氧化膜破碎，高溫塑性材料發生塑性變形與流動，再加上摩擦界面兩端的同種或者異種元素相互擴散及再結晶冶金反應而形成可靠接頭。摩擦焊的方法很多，一般根據焊件的相對運動和工藝特點進行分類。其中連續驅動摩擦焊、相位控制摩擦焊、慣性摩擦焊、線性摩擦焊和攪拌摩擦焊幾種在生產實踐中相對來說應用的比較廣泛。摩擦焊可以焊接的對象幾乎涉及到所有的工程機械，如活塞桿、液壓缸、汽車閥門、整體葉盤、石油鉆桿和發動機轉子等。如在一些發達國家，慣性摩擦焊已成功焊接了航空發動機粉末冶金渦輪盤與軸，線性摩擦焊已成功被應用到高推重比航空發動機整體葉盤的關鍵制造，攪拌摩擦焊已用于制造飛機機艙等大型鋁合金構件。因此發展前景相當被看好，越來越多的科學家正投入相當多的精力從事有關方面的研究和開發。摩擦焊具有如下的特點(I)焊接質量好通常情況下，不需要填充材料，工件沒有到達熔點不發生熔化，焊合區材料經過頂鍛壓力的鍛造作用，不會產生傳統焊接技術所無法避免的焊接缺陷；而且，軸向壓力可以產生某些力學冶金效應，這些都有利于獲得焊接抗拉強度與母材相當甚至超過母材強度。(2)生產效率高一般在不到一分鐘甚至只有幾秒鐘的時間內就能完畢。(3)廣泛的工藝適應性不但可以進行同種材料的焊接，還可以進行常溫、高溫下， 機械性能、物理性能差異很大的鋁一銅、鋁一鋼、鋼一不銹鋼等之間的焊接。(4)焊接過程的可靠性好摩擦焊接易于實現焊接工藝參數的自動監控，減少人為因素的干涉，提高焊接過程的控制精度和可靠性，保證接頭質量的一致性和穩定性。(5)成本低，節能與傳統的焊接方法相比，可以節約80°/Γ90%左右的電能，僅此一項就能帶來巨大的經濟收益。此外，工件焊前不需單獨進行額外的加工清理，有些情況下甚至不用去除焊接飛邊，因此摩擦焊接可以降低三分之一的成本。(6)加工精度較高在確保摩擦焊機具有足夠的剛度、焊件的裝配、定位精確無誤以及焊接參數被嚴格控制的條件下，就會得到加工精度較高的焊件，一般情況下，焊件長度偏差在正負O. 2mm以下,偏心度可小于O. 2mm。(7)綠色安全操作簡單快捷、場地衛生，不會產生火花、飛濺、煙霧、輻射、高頻等對環境和人身有嚴重影響的污染源，是一種安全綠色的生產工藝。我們國家早在1957年就通過封閉加壓原理試驗把摩擦焊技術成功的應用到了鋁——銅的焊接中。經過六十多年的投入和發展，摩擦焊接憑借其優異、綠色、精準、高效、 節能等優勢，得到了各個高新
以及產業部門的廣泛應用。然而，就我國目前的摩擦焊水平而言，與國外先進水平存在一定差距是個不爭的事實。面對國內市場日益擴大的需求與落后的摩擦焊水平的矛盾，為縮短同國外同類先進產品的差距，應加強同其它相關學科的結合，使各學科領域全面協調的發展。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種對采用連續摩擦焊焊接的45號鋼活塞桿焊接接頭進行強韌化處理的新型熱處理工藝。本專利技術目的是通過如下的方法來實現的，本專利技術的45號鋼活塞桿連續摩擦焊接頭熱處理工藝，包括如下順序的步驟(1)將經過連續摩擦焊所形成的45號鋼活塞桿焊接頭進行熱處理預熱，預熱溫度為 550°C，介質為空氣，保溫時間為5分鐘；(2)將預熱后的處理件再以20°C/min的速度加熱到870°C，保溫時間為O min ;隨即淬火，淬火介質為水；溫度達到550°C以下空冷至室溫；(3)再將處理件回火，回火溫度為520°C,回火保溫時間為140min；(4)回火保溫后，將處理件出爐空冷至室溫。本專利技術的研究對象是液壓缸的活塞桿，其橫截面為大尺寸圓環形狀，而且活塞桿內外徑差值較大，不屬于薄壁類工件，剛性好，容易裝夾和固定，因此摩擦焊中最適合的焊接方法是連續驅動摩擦焊。為了提高焊縫的強韌性，焊后熱處理工藝逐步由回火工藝向調質工藝發展。根據經濟要求和大量實踐，首先確定焊后熱處理采用調質工藝。調質是淬火加高溫回火的雙重熱處理，可以使鋼的性能，得到很大程度的調整，其強度、塑性和韌性都較好，具有良好的綜合機械性能。經本專利技術熱處理工藝處理后的活塞桿接頭斷裂強度比一般調質處理后的斷裂強度提高14. 5%，斷面收縮率、伸長率、沖擊韌性不降低。附圖說明圖I是本專利技術實施例中，經過熱處理后的連續摩擦焊焊接的45號鋼活塞桿接頭照片。圖2是本專利技術實施例中，經過熱處理后的連續摩擦焊焊接的45號鋼活塞桿接頭斷面的金相組織圖片。圖3是本專利技術實施例中，經過熱處理后的連續摩擦焊焊接的45號鋼活塞桿接頭拉伸斷口形貌圖片。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本專利技術作進一步詳細的描述。45號鋼活塞桿接頭的連續摩擦焊焊接及熱處理過程如下首先，正火狀態45號鋼原材料進廠，檢驗其化學成份后，下料、粗加工；活塞桿焊接頭的幾何尺寸為外徑64mm、內徑32mm，然后，采用連續摩擦焊焊接工藝進行焊接，焊接規范參數為第一摩擦壓力為4. IMPa，第一摩擦時間為20s，第二摩擦壓力為7. 6MPa，第二摩擦時間為19s，焊機主軸轉速580r/min，頂鍛壓力為14. 3MPa，頂鍛保壓時間為16s ;再進行熱處理熱處理預熱溫度為550°C，介質為空氣，保溫時間為5分鐘；然后以20°C /min的速度加熱到870°C，保溫時間是O min ;隨即淬火，淬火介質為水；550°C以下出爐空冷；空冷至室溫后進行回火，回火溫度為520°C，回火保溫時間為140min ;回火保溫后出爐空冷至室溫。圖 I所示為經過熱處理后的連續摩擦焊焊接的45號鋼活塞桿接頭照片。焊接接頭的取樣及測試如下以焊接界面為中心截取兩側長各為IOOmm的試棒，車掉飛邊，外圓車為Φ64_，粗糙度 Ra達I. 6，用PXUT-28超聲波探傷儀探傷，然后將試棒分別加工成拉伸，彎曲和沖擊試樣。 拉伸試樣中心位置在摩擦焊接界面上，尺寸為140mm，標距長度為80mm，截面積為78. 5mm2 ； 沖擊試樣尺寸為10mm*10mm*55mm,并帶有2mm深的“U”型缺口試樣,“U”型缺口朝向母材外表面，開在與軸體纖維方向垂直的焊接截面處；彎曲試樣尺寸為200mm*20mm*10mm,彎曲試樣中心位置在摩擦界面上；拉伸試驗、彎曲試驗在WDW-100D試驗機上進行，沖擊試驗在 JB-300沖擊試驗機上進行。各種機械性能測試結果見表一表一本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種45號鋼活塞桿連續摩擦焊接頭熱處理工藝，其特征在于包括如下順序的步驟：（1）將經過連續摩擦焊所形成的45號鋼活塞桿焊接頭進行熱處理預熱，預熱溫度為550℃，介質為空氣，保溫時間為5分鐘；（2）將預熱后的處理件再以20℃/min的速度加熱到870℃，保溫時間為0?min；隨即淬火，淬火介質為水；溫度達到550℃以下空冷至室溫；（3）再將處理件回火，回火溫度為520℃，回火保溫時間為140min；（4）回火保溫后，將處理件出爐空冷至室溫。

【技術特征摘要】
1.一種45號鋼活塞桿連續摩擦焊接頭熱處理工藝，其特征在于包括如下順序的步驟 (1)將經過連續摩擦焊所形成的45號鋼活塞桿焊接頭進行熱處理預熱，預熱溫度為550°C，介質為空氣，保溫時間為5分鐘； (2)將預熱后的處理件再以20°C...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉龍飛，顏建輝，郭源君，盧立偉，
申請(專利權)人：湖南科技大學，
類型：發明
國別省市：