摩擦焊接方法技术

摩擦焊接方法包括：对第一和第二金属构件施加轴向力，以便迫使构件在其间的接触面处彼此抵靠，同时使两个构件相对于彼此以周期运动进行摆动，以便在接触面处产生摩擦和热；快速地停止周期运动；以及在轴向力中施加尖峰，以完成第一和第二构件之间的焊接。

Friction welding method

Friction welding methods include: applying axial force to the first and second metal components in order to force them to butt each other at the contact surface, while swinging the two components relative to each other in a periodic motion so as to generate friction and heat at the contact surface; stopping the periodic motion quickly; and applying a peak in the axial force to complete the welding between the first and second components. Answer.

【技术实现步骤摘要】
摩擦焊接方法
技术介绍
本专利技术大体上涉及焊接，且更具体地涉及用于摩擦焊接的方法。在整体式叶片盘(有时被称为BLISK)的制造或维修中已知构件(诸如，将燃气涡轮发动机叶片)到转子的摩擦焊接。整体式叶片盘是在其周缘上附接或承载有大量叶片而形成一体式结构或构件的盘或轮。该同一技术还可用于将叶片附接到燃气涡轮发动机的多级一体式鼓形转子。在常规的转子组件中，叶片通过互锁燕尾榫附接方法而附接到盘或轮。在整体式叶片盘和鼓中，叶片与盘或鼓整体地形成和机加工，或叶片被焊接或以其它方式结合到盘或鼓上。将被结合在一起的构件由于来回的平移运动而彼此线性地或平移地进行摩擦，使得在其接触面处，通过摩擦而产生足以实现焊接的热。随后，施加轴向焊接力，以用稳定的力推动构件，以促进更好的焊接。在现有技术中，对摩擦焊接机控制进行调整，以防止焊接在调节、焊穿以及锻造操作阶段期间低于或超过期望的设定点。虽然这种调整在焊接期间提供均匀的镦粗率和可预测的总镦粗，但也可制约锻造轴向力的施加速率和量。结果，可减小机器所施加的水平位移速率和压缩力。虽然现有技术的摩擦焊接方法在使用相同类型的材料时运作良好，但测试已表明，如果在焊接的锻造阶段期间摆动器活动中断时，并未施加不足的位移速率和/或压缩力，则异种合金的某些组合易于出现缺陷。测试同样地已表明，在调节和焊穿阶段期间的摆动器的频率和振幅以及锻造阶段期间的摆动器衰减的速率可对锻造阶段期间的镦粗率产生影响，这可对焊接质量产生影响。
技术实现思路
通过一种摩擦焊接方法而解决该问题，该方法使用快速摆动衰减与轴向力中的尖峰相结合来实现双合金焊接。根据本文所描述的技术的一个方面，摩擦焊接方法包括：对第一和第二金属构件施加轴向力，以便迫使构件在其间的接触面处彼此抵靠，同时使两个构件以周期运动相对于彼此摆动，以便在接触面处产生摩擦和热；快速地停止周期运动；以及在轴向力中施加尖峰，以完成第一和第二构件之间的焊接。根据本文中所描述的技术的另一方面，将叶片摩擦焊接到转子的方法包括：施加轴向力，以在其间的接触面处使叶片的翼型件端头(stub)压靠转子的转子端头；使叶片相对于转子端头而以周期运动摆动，以在接触面处产生摩擦和热；以及快速地停止摆动，且在轴向力中施加尖峰，以完成叶片与转子之间的焊接。技术方案1.一种摩擦焊接方法，包括：对第一和第二金属构件施加轴向力，以便迫使所述构件在其间的接触面处彼此抵靠，同时使两个所述构件相对于彼此以周期运动进行摆动，以便在所述接触面处产生摩擦和热；快速地停止所述周期运动；以及在所述轴向力中施加尖峰，以完成所述第一和第二构件之间的焊接。技术方案2.根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述摆动在不到0.2秒内停止。技术方案3.根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述摆动在不到0.025秒内停止。技术方案4.根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述摆动在不到0.0125秒内停止。技术方案5.根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述轴向力中的所述尖峰在停止所述摆动的几乎同时出现。技术方案6.根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述轴向力中的所述尖峰在不到大约0.2秒内被施加。技术方案7.根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述轴向力中的所述尖峰在不到大约0.05秒内被施加。技术方案8.根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述轴向力中的所述尖峰在无反馈控制的情况下以开的回路施加。技术方案9.根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述轴向力中的所述尖峰具有至少大约1.5倍于所述轴向力的初始值的峰值幅值。技术方案10.根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述第一构件包括第一金属合金，并且所述第二构件包括与所述第一金属合金不同的第二金属合金。技术方案11.根据技术方案10所述的方法，其特征在于，所述第一合金是Ti-6-4，并且所述第二合金是Ti-17。技术方案12.一种将叶片摩擦焊接到转子上的方法，包括：施加轴向力，以在叶片和转子之间的接触面处使所述叶片的翼型件端头压靠所述转子的转子端头；使所述叶片相对于所述转子端头而以周期运动摆动，以在所述接触面处产生摩擦和热；以及快速地停止所述摆动，并在轴向力中施加尖峰以完成所述叶片与所述转子之间的焊接。技术方案13.根据技术方案12所述的方法，其特征在于，所述叶片包括第一金属合金，并且所述转子端头包括第二金属合金。技术方案14.根据技术方案13所述的方法，其特征在于，所述叶片包括Ti-6-4，并且所述转子包括Ti-17。技术方案15.根据技术方案12所述的方法，其特征在于，所述摆动在不到大约0.2秒内停止。技术方案16.根据技术方案12所述的方法，其特征在于，所述摆动在不到大约0.025秒内停止。技术方案17.根据技术方案12所述的方法，其特征在于，所述摆动在不到大约0.0125秒内停止。技术方案18.根据技术方案12所述的方法，其特征在于，所述轴向力中的所述尖峰在所述摆动停止的几乎同时出现。技术方案19.根据技术方案12所述的方法，其特征在于，所述轴向力中的所述尖峰在不到大约0.2秒内被施加。技术方案20.根据技术方案12所述的方法，其特征在于，所述轴向力中的所述尖峰在不到大约0.05秒内被施加。技术方案21.根据技术方案12所述的方法，其特征在于，所述轴向力中的所述尖峰在无反馈控制的情况下以开的回路施加。技术方案22.根据技术方案12所述的方法，其特征在于，所述轴向力中的所述尖峰具有至少大约两倍于所述轴向力的初始值的峰值振幅。附图说明通过参照结合附图而进行的以下描述而可最清楚地理解本专利技术，在附图中：图1是示出现有技术的摩擦结合机的一部分的透视图，该机器包括用于将燃气涡轮发动机叶片构件摩擦焊接到燃气涡轮发动机转子构件的设备；图2是示出现有技术的摩擦焊接方法的图表；并且，图3是示出根据本专利技术的方面而进行的摩擦焊接方法的图表。部件列表摩擦结合机　　10主轴箱　　11用于摩擦焊接的设备　　12叶片　　　14转子　　　16翼型件　　15翼型件末梢　13翼型件端头　40焊接表面　41保持器　　18转子端头　42周缘　　　44接触阶段　120调节阶段　122焊穿阶段　124锻造阶段　126镦粗　　　128摆动时间　130恒定力　　132尖峰锻造镦粗　134摆动时间　136尖峰　　　138镦粗　　　140。具体实施方式本专利技术可用于摩擦焊接的任何非旋转活动，其可采用两种形式中的任一形式。该活动可为线性的，在这种情况下，致使构件在摩擦生热阶段期间进行基本上线性或平移的来回运动，或该活动可为轨道式活动，其中，活动构件沿着封闭回路路径行进。现在详细地参照附图，其中，遍及多个视图，相同的标号指示相同的元件，图1示出如美国专利5,813,593中所描述的现有技术的摩擦结合机10的一部分，该专利的公开内容通过引用而并于本文中。机器10具有主轴箱11。根据本专利技术的示范性实施例，主轴箱11安装到设备12，用于将以燃气涡轮发动机叶片14为例的第一构件摩擦焊接到以燃气涡轮发动机转子16为例的第二构件。叶片14具有翼型件15，翼型件15在翼型件末梢13与翼型件端头40之间纵向地延伸，并且在前缘与后缘之间横向地延伸。翼型件端头40在其底部处具有平坦的焊接表面41。设备12包括保持器18，以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种摩擦焊接方法，包括：对第一和第二金属构件施加轴向力，以便迫使所述构件在其间的接触面处彼此抵靠，同时使两个所述构件相对于彼此以周期运动进行摆动，以便在所述接触面处产生摩擦和热；快速地停止所述周期运动；以及在所述轴向力中施加尖峰，以完成所述第一和第二构件之间的焊接。

【技术特征摘要】
2017.07.20 US 15/6551311.一种摩擦焊接方法，包括：对第一和第二金属构件施加轴向力，以便迫使所述构件在其间的接触面处彼此抵靠，同时使两个所述构件相对于彼此以周期运动进行摆动，以便在所述接触面处产生摩擦和热；快速地停止所述周期运动；以及在所述轴向力中施加尖峰，以完成所述第一和第二构件之间的焊接。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述摆动在不到0.2秒内停止。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述摆动在不到0.025秒内停止。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述摆动在不到0.0125秒内停止。5.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：JD马斯特，JR凯莉，TJ特拉普，MK麦卡洛，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US