連續驅動摩擦焊接(continuous driven friction welding)技術是一種高效、節能的固態連接方法。因其自動化程度高、接頭質量穩定等優點,在航空航天、汽車、能源等許多領域有著非常廣闊的應用前景。然而,摩擦焊接頭質量不僅與焊接溫度、頂鍛壓力和焊后熱處理工藝等密切相關,還受焊接工件材料、形狀和幾何尺寸的影響。本文以大型工程機械用活塞桿為研究對象,開展了系列的數值模擬和實驗研究,為活塞桿連續驅動摩擦焊接提供了有價值的參考,具有重要實際應用價值。本文采用ANSYS有限元軟件模擬分析連續驅動摩擦焊溫度場的分布及特點。利用紅外測溫儀對活塞桿連續驅動摩擦焊接接頭溫度場進行了現場測量,測量結果和數值模擬結果基本一致,可以用于指導焊接工藝參數的確定。利用正交實驗結合極差法,得到了活塞桿連續驅動摩擦焊接工藝參數的優水平組合:主摩擦壓力為7.6MPa,主摩擦時間為19s,頂鍛壓力為14.3MPa,頂鍛保壓時間為16s,并通過實驗進行了驗證,實驗結果與正交試驗計算結果基本一致。對焊后熱處理工藝進行了設計和優化,并結合拉伸試驗、金相組織觀察、斷口SEM分析等手段分析了熱處理(調質處理)對焊接質量的影響,確定焊件熱處理的工藝參數是:淬火溫度870℃,淬火保溫時間0min,回火溫度為520℃,回火保溫時間為140min。最終確定了活塞桿連續驅動摩擦焊接工藝參數和熱處理工藝。
活塞桿研究技術文獻可參考: