專利名稱：卡壓式管件制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶螺紋的卡壓式不銹鋼管件制造方法。適用范圍為通徑15～200mm的不銹鋼管件。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的焊接式不銹鋼卡壓式管件產(chǎn)品均采用氬弧焊接。
周遐余、趙立軍在《金屬成形工藝》2003年第6期“不銹鋼卡壓式管件的成形工藝”一文中，介紹了一種三通薄壁不銹鋼卡壓式管件的成形工藝，包括下料—擠三通—切帽、平端—端部成形—焊接—焊縫及表面處理。焊接采用不添絲氬弧焊。其基本工序是先將兩個需要焊接到零件的口部對正，在外徑合縫處180°圓周方向點焊兩點，使兩個零件結(jié)合在一起。然后夾住出口部，使其作360°圓周勻速回轉(zhuǎn)，且保證回轉(zhuǎn)軸線與焊口圓周面的軸線重合，同時將焊槍固定，使槍尖到焊縫的距離始終不變，一般為2～4mm。焊接的起弧點至熄焊點所形成的圓周轉(zhuǎn)角一般要大于360°，以保證焊縫起、末點熔接完好。焊接的圓周線速度一般不大于5m/min，焊接電流40～80A，氬氣流量要保證焊縫呈銀白色，且對焊縫要進(jìn)行快速冷卻，焊縫在450～850℃的時間越短越好，以避免晶間腐蝕。
帶螺紋的不銹鋼卡壓式管件產(chǎn)品亦采用氬弧焊連接精密鑄造的螺紋件1和薄壁管材成型件2。氬弧焊接時，焊接時間長，焊縫及近縫區(qū)高溫停留時間長，冷卻速度慢。焊縫區(qū)域存在微觀的化學(xué)成分偏析。經(jīng)過焊接熱循環(huán)的作用，處于峰值溫度600～1000℃的熱影響區(qū)屬焊接接頭的敏化區(qū)，由于沿晶界形成碳化物Cr23C6的沉淀，在腐蝕介質(zhì)作用下，易產(chǎn)生敏化區(qū)晶間腐蝕，所以無法使用在環(huán)境惡劣或輸送有腐蝕性液體的場合。氬弧焊接頭質(zhì)量易受焊接工藝、焊接設(shè)備、氣體保護(hù)、焊接工人技術(shù)水平等條件所影響，產(chǎn)品質(zhì)量的不穩(wěn)定因素較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種帶螺紋的卡壓式不銹鋼管件制造方法。以提高產(chǎn)品的焊接質(zhì)量。
按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，帶螺紋的卡壓式不銹鋼管件制造方法包括a、制造螺紋件利用精密鑄造工藝加工螺紋件；b、擠壓成型件用擠壓成型機加工薄壁管材的收口部分，形成一端收口的成型件；其特征還在于，c、摩擦焊接將螺紋件夾持在焊機的旋轉(zhuǎn)端，成型件夾持于焊機的移動端；啟動電動機，帶動螺紋件高速旋轉(zhuǎn)，同時成型件在油缸活塞的軸向力作用下逐步向螺紋件靠攏，待螺紋件與成型件接觸并壓緊后，在螺紋件與成型件的接觸面上形成摩擦界面，維持軸向力1.0～2.5MPa/mm2，轉(zhuǎn)速1000～3000轉(zhuǎn)/min；隨著摩擦熱量向螺紋件與成型件的傳導(dǎo)，螺紋件與成型件的摩擦界面兩側(cè)溫度亦逐漸升高，形成一個分布于摩擦界面兩側(cè)的焊合區(qū)；然后剎車制動，并使軸向力迅速升高到所設(shè)定的頂鍛壓力1.5～5MPa/mm2進(jìn)行頂煅，再維持該頂煅壓力進(jìn)行保壓，頂鍛保壓時間1～5秒，在頂鍛過程中及頂鍛后的保壓過程中，焊合區(qū)金屬通過相互擴散與再結(jié)晶，使焊合區(qū)兩側(cè)金屬牢固焊接在一起，從而完成整個焊接過程。
和現(xiàn)有技術(shù)相比，在整個焊接過程中，摩擦界面溫度一般不會超過熔點，故摩擦焊是固態(tài)焊接，焊合區(qū)金屬為鍛造組織。首先，摩擦焊接頭不產(chǎn)生與熔化和凝固冶金有關(guān)的一些焊接缺陷和焊接脆化現(xiàn)象，如粗大的柱狀晶、偏析、夾雜、裂紋和氣孔等；其次，軸向壓力和扭矩共同作用于摩擦焊接表面及其近區(qū)，產(chǎn)生了一些力學(xué)冶金效應(yīng)，如晶粒細(xì)化、組織致密、夾雜物彌散分布，以及摩擦焊接表面的“自清理”作用等；再者，摩擦焊接時間短，熱影響區(qū)窄，熱影響區(qū)組織無明顯粗化。上述三方面均有利于獲得與母材等強的焊接接頭。
由于摩擦焊接過程完全由焊接設(shè)備控制，人為因素很小。焊接過程中所需控制的焊接參數(shù)較少，只有壓力、時間、速度和位移。易于實現(xiàn)焊接過程和焊接參數(shù)的自動控制，以及焊接設(shè)備的自動化，從而使焊接操作十分簡便，焊機運行和焊接質(zhì)量的可靠性、重現(xiàn)性大大提高。將計算機技術(shù)引入摩擦焊接過程控制中，對焊接參數(shù)進(jìn)行實時檢測與閉環(huán)控制，還可以進(jìn)一步提高摩擦焊接過程度控制精度與可靠性。摩擦壓力控制精度可達(dá)1％，焊接接頭的長度公差和同軸度可控制在±0.20mm左右。摩擦焊接的效率非常高，焊接循環(huán)時間只需10s左右，加上裝卡時間，每分鐘可焊兩件。而采用氬弧焊時，焊一件需要10分鐘時間。因此摩擦焊接的生產(chǎn)效率要比氬弧焊方法高20倍，非常適合大批量生產(chǎn)。摩擦焊接不需要特殊的焊接電源，所需能量僅為傳統(tǒng)焊接工藝的20％左右，亦不需要添加其它消耗材料，如焊條、焊劑、電極、保護(hù)氣體等，因此是一種節(jié)能、低耗的連接工藝。摩擦焊接過程中不產(chǎn)生火花、飛濺、煙霧、弧光、高頻和有害氣體等對環(huán)境產(chǎn)生影響的污染源，是一種清潔的生產(chǎn)工藝。


圖1為采用氬弧焊接到不銹鋼卡壓式管件示意圖。
圖2為采用氬弧焊接的不銹鋼卡壓式管件產(chǎn)品。
圖3為氬弧焊接頭微觀組織(200×)。
圖4為采用摩擦焊接的不銹鋼卡壓式管件示意圖。
圖5為采用摩擦焊接的不銹鋼卡壓式管件焊前毛坯圖。
圖6為采用摩擦焊接到不銹鋼卡壓式管件焊后毛坯圖。
圖7為采用摩擦焊接到不銹鋼卡壓式管件加工后的產(chǎn)品圖。
圖8為摩擦焊接頭微觀組織(200×)。
具體實施例方式
帶螺紋的卡壓式不銹鋼管件制造方法如下a、制造螺紋件1選擇合適的材料，利用傳統(tǒng)的精密鑄造工藝加工螺紋件1，使螺紋件1符合要求的尺寸精度；b、擠壓成型件2用常規(guī)的擠壓成型機加工薄壁管材的收口部分，形成一端收口的成型件2；c、摩擦焊接將螺紋件1夾持在焊機的旋轉(zhuǎn)端，成型件2夾持于焊機的移動端；啟動電動機，帶動螺紋件1高速旋轉(zhuǎn)，同時成型件2在油缸活塞的軸向力作用下逐步向螺紋件1靠攏，待螺紋件1與成型件2接觸并壓緊后，在螺紋件1與成型件2的接觸面上形成摩擦界面，維持軸向的摩擦壓力1.0～2.5MPa/mm2，轉(zhuǎn)速1000～3000轉(zhuǎn)/min；在摩擦界面上發(fā)生粘接與剪切，并產(chǎn)生摩擦熱，摩擦界面處溫度也隨之上升，摩擦界面逐漸被一層高溫粘塑性金屬所覆蓋。在熱和變形激活下，這層粘塑性金屬發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶。隨著摩擦熱量向螺紋件1與成型件2的傳導(dǎo)，螺紋件1與成型件2的摩擦界面兩側(cè)溫度亦逐漸升高，形成一個分布于摩擦界面兩側(cè)的焊合區(qū)；在軸向壓力作用下，焊合區(qū)金屬發(fā)生徑向塑性流動，從而形成飛邊，軸向縮短量逐漸增大。當(dāng)摩擦焊接區(qū)的溫度分布、變形達(dá)到一定程度后，開始剎車制動，并使軸向力迅速升高到所設(shè)定的頂鍛壓力1.5～5MPa/mm2進(jìn)行頂煅，再維持該頂煅壓力進(jìn)行保壓，頂鍛保壓時間1～5秒，在頂鍛過程中及頂鍛后的保壓過程中，焊合區(qū)金屬通過相互擴散與再結(jié)晶，使焊合區(qū)兩側(cè)金屬牢固焊接在一起，從而完成整個焊接過程。
d、最后再按照常規(guī)的精加工方法，使產(chǎn)品成型。
在摩擦焊接時，采用配置有計算機閉環(huán)控制系統(tǒng)的C50型連續(xù)驅(qū)動摩擦焊機。設(shè)定焊接參數(shù)為摩擦壓力1.0～2.5MPa/mm2，頂鍛壓力1.5～5MPa/mm2，摩擦縮短量2mm，頂鍛時間3秒。
權(quán)利要求
1.一種帶螺紋的卡壓式不銹鋼管件制造方法，包括a、制造螺紋件利用精密鑄造工藝加工螺紋件(1)；b、擠壓成型件用擠壓成型機加工薄壁管材的收口部分，形成一端收口的成型件(2)；其特征還在于，c、摩擦焊接將螺紋件(1)夾持在焊機的旋轉(zhuǎn)端，成型件(2)夾持于焊機的移動端；啟動電動機，帶動螺紋件(1)高速旋轉(zhuǎn)，同時成型件(2)在油缸活塞的軸向力作用下逐步向螺紋件(1)靠攏，待螺紋件(1)與成型件(2)接觸并壓緊后，在螺紋件(1)與成型件(2)的接觸面上形成摩擦界面，維持軸向力1.0～2.5MPa/mm2，轉(zhuǎn)速1000～3000轉(zhuǎn)/分鐘；隨著摩擦熱量向螺紋件(1)與成型件(2)的傳導(dǎo)，螺紋件(1)與成型件(2)的摩擦界面兩側(cè)溫度亦逐漸升高，形成一個分布于摩擦界面兩側(cè)的焊合區(qū)；然后剎車制動，并使軸向力迅速升高到所設(shè)定的頂鍛壓力1.5～5MPa/mm2進(jìn)行頂煅，再維持該頂煅壓力進(jìn)行保壓，頂鍛保壓時間1～5秒，在頂鍛過程中及頂鍛后的保壓過程中，焊合區(qū)金屬通過相互擴散與再結(jié)晶，使焊合區(qū)兩側(cè)金屬牢固焊接在一起，從而完成整個焊接過程。
全文摘要
卡壓式管件制造方法，涉及一種帶螺紋的卡壓式不銹鋼管件制造方法。適用范圍為通徑15～200mm的不銹鋼管件。制造時，先精密鑄造螺紋件，再用薄壁管材擠壓成型收口部分，然后采用摩擦焊接連接這兩部分，最后精加工成型，相對于氬弧焊接方法，接頭性能好，產(chǎn)品尺寸精度高，生產(chǎn)效率高，污染小，生產(chǎn)成本低。
文檔編號B23K20/12GK1945089SQ20061009695
公開日2007年4月11日 申請日期2006年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月20日
發(fā)明者王錫銘, 胡良紅, 袁雪峰 申請人:無錫金羊管件有限公司