挖掘機(jī)液壓油缸活塞桿連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊工藝研究

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1、挖掘機(jī)液壓油缸活塞桿連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊工藝研究液壓油缸是工程機(jī)械的核心零部件之一, 其性能優(yōu)劣直接決定著工程機(jī)械產(chǎn)品的可靠性和使用壽命。目前, 液壓油缸活塞桿的耳環(huán)與桿體之間主要采用氣體保護(hù)方式進(jìn)行焊接。這種焊接方法不僅效率低下, 而且還會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)焊縫熔合不良、氣孔、夾雜等質(zhì)量問題。為了保證活塞桿的焊接質(zhì)量, 提高產(chǎn)品的合格率及其使用壽命, 徐州徐工液壓件有限公司引進(jìn)了液壓油缸活塞桿摩擦焊接技術(shù)并進(jìn)行了深入的研究。摩擦焊技術(shù)是通過摩擦熱使接頭母材熔化, 然后迅速施加頂鍛力從而獲得合格焊縫的一種焊接方法。 母材狀態(tài)、焊接參數(shù)、有無鍍層和焊后熱處理方式都會(huì)對(duì)焊口性能產(chǎn)生一定的影響。因此本文主要從焊材準(zhǔn)

2、備、 參數(shù)選擇、焊后熱處理等三個(gè)方面對(duì)活塞桿摩擦焊工藝進(jìn)行了研究。在焊接參數(shù)方面, 主要研究了摩擦壓力 , 摩擦?xí)r間 , 頂鍛壓力和保壓時(shí)間等參數(shù)對(duì)焊接接頭力學(xué)性能的影響; 在焊材狀態(tài)方面 , 主要研究了電鍍鍍層、端面結(jié)構(gòu)等對(duì)接頭力學(xué)性能的影響; 最后針對(duì)部分焊件焊后沖擊強(qiáng)度偏低的情況 , 進(jìn)行了熱處理探究。對(duì)于直徑為 85 mm的活塞桿 , 當(dāng)采用鍍前焊 , 摩擦壓力為 7.6MPa、摩擦?xí)r間為 19s、頂鍛壓力為 14.3MPa、頂鍛時(shí)間為 16s, 焊后采用 870零時(shí)淬火、 520回火、回火保溫時(shí)間為 140min 的熱處理工藝時(shí) , 經(jīng)過一系列的實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn) , 活塞桿焊接接頭抗拉強(qiáng)

3、度達(dá)到 800MPa以上 , 斷面收縮率達(dá)到 50%以上 , 實(shí)現(xiàn)了接頭合格率 100%的目標(biāo)。同時(shí) , 主機(jī)在使用過程中未發(fā)生任何焊接質(zhì)量問題 , 達(dá)到了預(yù)期的研究目標(biāo)。為工程液壓油缸活塞桿的制造, 乃至整個(gè)液壓裝備制造技術(shù)的提升和技術(shù)的創(chuàng)新奠定了理論研究和工程實(shí)踐的基礎(chǔ)。調(diào)質(zhì)處理后 , 通過對(duì)焊件進(jìn)行拉伸測(cè)試、金相組織顯微觀察、 拉伸斷口的宏觀及微觀形貌分析可以發(fā)現(xiàn)采用“零保溫” 淬火熱處理工藝可以細(xì)化晶粒、提高焊件綜合力學(xué)性能, 即焊接試樣接口在經(jīng)過上述調(diào)質(zhì)處理以后其強(qiáng)度和塑性韌性較熱處理前有明顯的改善。在諸多影響摩擦焊焊接接頭抗拉強(qiáng)度的因素中, 主摩擦壓力、主摩擦?xí)r間、頂鍛壓力以及頂鍛

4、保壓時(shí)間等四個(gè)因素對(duì)其影響較大。其中, 頂鍛保壓時(shí)間的不同水平對(duì)其影響最大 , 頂鍛壓力的影響僅次于保壓時(shí)間, 主摩擦壓力對(duì)焊接接頭抗拉強(qiáng)度的影響略小 , 主摩擦?xí)r間的影響則最小。在調(diào)質(zhì)工序中 , 對(duì)接頭抗拉強(qiáng)度的影響按從大到小的順序依次為淬火保溫時(shí)間、淬火溫度、回火溫度和回火保溫時(shí)間。除淬火保溫時(shí)間外, 其他三個(gè)因素對(duì)接頭強(qiáng)度的影響基本相當(dāng)。通過對(duì)焊前母材狀態(tài)的研究和實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn), 無論是鍍前焊還是鍍后焊都能獲得抗拉強(qiáng)度高于800MPa的焊接接頭。但鍍后焊焊接接頭的抗拉強(qiáng)度比鍍前焊的強(qiáng)度低 , 并且鍍前焊焊接頭為塑性斷裂, 鍍后焊接頭為脆性斷裂。當(dāng)用摩擦焊生產(chǎn)直徑較大桿件時(shí), 應(yīng)選用中心有凸度的焊接結(jié)構(gòu), 一般是凸度為 2的端面。這種結(jié)構(gòu)可以促進(jìn)整個(gè)端面加熱的均衡性, 確保整個(gè)焊接面都可以達(dá)到要求的焊接溫度。