一种通过轴向摩擦焊接旋转电极用棒料和连接杆的方法技术

本发明专利技术公开了一种通过轴向摩擦焊焊接旋转电极用棒料和连接杆的方法，包括以下步骤：S1、焊前加工：根据旋转电极操作空间的大小将棒料毛坯切割成所需规格的棒料；S2、棒料夹装：将所述棒料一端用棒料固定夹具固定，棒料另一端端面中心与连接杆的旋转端面中心位于同一轴线上；S3、摩擦焊接：棒料夹装完成后，连接杆向棒料另一端端面推进，同时调整连接杆的步进转速；当连接杆与棒料接触后，对棒料施加一定时间的顶锻压力，同时设定连接杆的工作转速以及摩擦焊时间，使棒料和连接杆完成摩擦焊接；本发明专利技术通过轴向摩擦焊接解决了旋转电极棒料和连接杆繁琐的连接方式，提高了焊接效率。提高了焊接效率。提高了焊接效率。

【技术实现步骤摘要】
一种通过轴向摩擦焊接旋转电极用棒料和连接杆的方法


[0001]本专利技术涉及焊接
，具体是涉及一种通过轴向摩擦焊接旋转电极用棒料和连接杆的方法。

技术介绍

[0002]等离子旋转电极雾化制粉(plasma rotating electrode process，PREP)设备主要用于生产镍基高温合金粉末、钛合金粉末、不锈钢粉末及难熔金属粉末等，所制得的粉末质量高，广泛应用于电子束选区熔化、激光熔化沉积、喷涂、热等静压等领域。其原理是将金属或合金制成自耗电极棒料，通过等离子弧将高速旋转的电极端面熔化，电极高速旋转产生的离心力将熔化的金属液甩出形成小液滴，小液滴在惰性气体中高速冷却，凝固成为球形粉末颗粒。这种方式制备的粉末品质高，粉末颗粒表面光滑洁净，空心粉和卫星粉极少，气体夹杂少；工艺参数控制简单，操作方便，可自动化生产；适用性强，可制备Ti，Ni，Co难熔金属及合金。
[0003]摩擦焊的原理是在两个焊件的焊接端面上施加一定的轴向压力，并使焊接的接触面作剧烈的摩擦运动，摩擦会生热，当把接触面加热到一定的焊接温度时急速停止运动，并施以一定的顶锻压力，使两个焊件金属产生一定量的塑性变形，从而把两个焊件牢固地焊接在一起。基于此原理，摩擦焊接适用于PREP制粉设备中金属棒料和连接杆的结合，且此种方式是一种高效的连接方式。
[0004]当前PREP所用的棒料和设备连接杆的连接方式是螺纹连接，即每一根棒料都必须是严格进行螺纹蚀刻的标准件，这样才能完美的与棒料进行连接。但是棒料进行标准化加工并不是最优的办法，对于工业化流程来讲，它延长了加工流程，增加了生产成本。
[0005]因此，现需要一种通过轴向摩擦焊接旋转电极用棒料和连接杆的方法，来解决上述问题。

技术实现思路

[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种通过轴向摩擦焊焊接旋转电极用棒料和连接杆的方法。
[0007]本专利技术的技术方案是：一种通过轴向摩擦焊焊接旋转电极用棒料和连接杆的方法，包括以下步骤：
[0008]S1、焊前加工：
[0009]根据旋转电极操作空间的大小将棒料毛坯切割成所需规格的棒料；
[0010]S2、棒料夹装：
[0011]将所述棒料一端用棒料固定夹具固定，棒料另一端端面中心与连接杆的旋转端面中心位于同一轴线上；
[0012]S3、摩擦焊接：
[0013]棒料夹装完成后，连接杆向棒料另一端端面推进，在推进过程中，调整连接杆的步
进转速；当连接杆的旋转端面与棒料另一端端面接触后，对被夹具固定的棒料一端施加顶锻压力，并使顶锻压力维持一定时间，同时设定连接杆的工作转速以及摩擦焊时间，使连接杆开始旋转，最后使棒料和连接杆的焊接端面完成摩擦焊接。
[0014]进一步地，所述步骤S1中，所述步骤S1中，所需规格的棒料为长度为159～161mm、直径为28～30mm的圆柱状棒料。
[0015]说明：圆柱状棒料在高压起弧中能够提高制粉质量，将棒料的长度以及直径控制在上述数值范围内能够更好地配合旋转电极的操作。
[0016]进一步地，所述步骤S3中，所述连接杆工作转速为30000～50000r/min，所述步进转速设定为0～3000r/min。
[0017]说明：焊接时，连接杆转速过快或过慢，都会导致焊缝区金属的软化程度下降，塑性变差，不利于焊缝的成型，经实验研究发现，将连接杆的工作转速设定在30000～50000r/min使焊接效果较好。
[0018]进一步地，所述步骤S3中，所述摩擦焊时间设定为2～30s。
[0019]说明：摩擦焊焊接时间过长或过短，都会导致焊接面产生塌边、表面粗糙等问题，将时间控制在2～30s之内，焊接效果较好。
[0020]进一步地，所述步骤S3中，所述顶锻压力设定为40MPa～250MPa，顶锻压力维持的时间设定为2～25s，且顶锻压力所产生的变形量为3～5mm。
[0021]说明：顶锻压力过小，则变形不足，接头强度下降；顶锻压力过大，则变形量过大，晶纹弯曲严重，又会降低接头冲击韧度；因此上述参数能形成合适的变形量。
[0022]进一步地，所述棒料选用钢材类或铜合金材料制成。
[0023]说明：高温合金棒料是PREP雾化制粉用原材料，选用钢材类或铜合金类棒料能够满足冶金质量、表面质量以及规格等对粉末的冶金质量和收得率的要求。
[0024]进一步地，所述连接杆选用牌号为42GrMo超高强度的合金结构钢。
[0025]说明：42CrMo钢属于超高强度钢，具有高强度和韧性，淬透性也较好，无明显的回火脆性，调质处理后有较高的疲劳极限和抗多次冲击能力，低温冲击韧性良好。
[0026]进一步地，在步骤S3的焊接过程中，对棒料和连接杆的焊接端面进行预处理，
[0027]所述预处理的方法为：
[0028]1)当连接杆向棒料推进，对连接杆和棒料的焊接端面以0.2～0.5mL/s的速率喷洒处理剂，持续喷洒至连接杆与棒料接触且棒料所产生的变形量为0；
[0029]2)当连接杆与棒料接触后且棒料所产生的变形量达到1～1.5mm之前，保持停止喷洒的状态；
[0030]3)当连接杆与棒料接触后且棒料所产生的变形量达到1～1.5mm之后，对连接杆和棒料的焊接端以0.5～0.8mL/s的速率喷洒处理剂，持续喷洒至焊接完成；
[0031]其中，所述处理剂按质量百分比包括15％～25％的异丙醇、10％～32％的二甲基甲酰胺、3％～5％的2
‑
萘磺酸以及余量的水。
[0032]说明：在焊接过程中，向棒料和连接杆的焊接端按照阶段喷洒处理剂，可以降低连接杆和棒料的焊接端面的氧化程度，且能使连接杆和棒料在焊接时更快达到所需焊接温度，并加强连接杆和棒料端面接触焊接时的贴合效果，从而形成更稳定的焊接接头。
[0033]本专利技术的有益效果是：
[0034](1)本专利技术的摩擦焊方法，所用的棒料不需要加工成专用的标准螺纹棒料，只需要车成固定尺寸的棒料即可进行等离子旋转电极雾化制粉，大大缩短了棒料与连接杆的连接流程，提高了生产效率，降低了成本。
[0035](2)本专利技术在焊接过程中，向焊接接头阶段式喷洒处理剂，可以降低连接杆和棒料的焊接端面的氧化程度，且能使连接杆和棒料在焊接时更快达到所需焊接温度，并加强后续连接杆和棒料端面接触焊接时的贴合效果，从而形成更稳定的焊接接头。
附图说明
[0036]图1是本专利技术的焊接方法示意图；
[0037]图2是本专利技术的焊接结构示意图；
[0038]其中，1
‑
棒料，11
‑
夹具，12
‑
喷洒环，13
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喷洒孔，14
‑
软管，15
‑
储液箱，16
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滑杆，2
‑
连接杆，21
‑
圆环，22
‑
套管，3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通过轴向摩擦焊焊接旋转电极用棒料和连接杆的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、焊前加工：根据旋转电极操作空间的大小将棒料毛坯切割成所需规格的棒料；S2、棒料夹装：将所述棒料一端用棒料固定夹具固定，棒料另一端端面中心与连接杆的旋转端面中心位于同一轴线上；S3、摩擦焊接：棒料夹装完成后，连接杆向所述棒料另一端端面推进，在推进过程中，调整连接杆的步进转速；当连接杆的旋转端面与棒料另一端端面接触后，对被夹具固定的棒料一端施加顶锻压力，并使顶锻压力维持一定时间，且顶锻压力使棒料所产生的变形量为3～5mm；同时设定连接杆的工作转速以及摩擦焊时间，使连接杆开始旋转，最后使棒料和连接杆的焊接端面完成摩擦焊接。2.根据权利要求1所述的一种通过轴向摩擦焊焊接旋转电极用棒料和连接杆的方法，其特征在于，所述步骤S1中，所需规格的棒料为长度为159～161mm、直径为28～30mm的圆柱状棒料。3.根据权利要求1所述的一种通过轴向摩擦焊焊接旋转电极用棒料和连接杆的方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述连接杆工作转速设定为30000～50000r/min，所述步进转速设定为0～3000r/min。4.根据权利要求1所述的一种通过轴向摩擦焊焊接旋转电极用棒料和连接杆的方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述摩擦焊时间设定为2～30s。5.根据权利要求1所述的一种通过轴向摩擦...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘世锋，韩李雄，王岩，魏瑛康，王建勇，张亮亮，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：