一种双金属轴套制造工艺研究.pdfVIP

总第 149期 山西冶金 Total149 2014年第3期 SHANXIMETALLURGY No．3，2014 试(实)验研究 一 种双金属轴套制造工艺研究 刘 振 ，秦建平 ， 叶力平z， 李乐毅z (1．太原科技大学 机械工程学院， 山西 太原 030024； 2．太原科技大学 材料科学与工程学院， 山西 太原 030042) 摘 要：通过实验介绍了一种可适应不同批量生产的钢 ／紫铜双金属轴套的生产方法、生产工艺和设备。实验 结果表明，选择合理的摩擦焊工艺参数，可得到良好的钢 ／紫铜接头，接头界面结合强度可迭200MPa左右，符 合 国家标准。 关键词：摩擦焊 接头 结合强度 中图分类号：TG453~,9 文献标识码：A 文章编号：1672—1152(2014)03一O026一O3 由于现代科学技术和工业对材料的要求越来越 达到黏塑陛状态，从而使得端面之间表面被激活，紫 高，单一的金属或合金已很难完全满足需求，因而异 铜与钢的界面局部有镶嵌现象，产生扩散和再结晶 种金属以层状结合而形成的新型复合材料近年来受 连接，形成致密的金属间固相连接 [3-4]。由于摩擦焊 到世界各国的普遍重视。所谓双金属是利用先进的 接过程时间较短，基材通常不会熔化，焊接面为锻造 材料复合技术使两种性能不同的金属在界面实现冶 组织，接头的可靠性和综合机械性能较好，不会产生 金结合，兼具两者特性 [1]。 焊接脆化等缺陷，因此摩擦焊特别适用于异种金属 钢具有优 良的机械性能，紫铜具有 良好的耐腐 材料的焊接。由于紫铜与钢的结晶化学性比较接近， 蚀性、导热性和导电性 ，钢 ／紫铜复合轴套兼具有钢 不会形成金属间化合物，因此摩擦焊在焊接温度低 和紫铜的优 良性能，可应用于复杂、恶劣的工作环 于紫铜熔点的条件下，采用合理的工艺可获得质量良 境，又可节约铜资源，降低生产成本，因而具有广泛 好的接头f5]。由_F紫铜套和钢套接头是常见的回转 的应用前景，也因此越来越受到重视。因此，开展对 结构，因此采用连续驱动摩擦焊可实现紫铜与钢的 钢 ／紫铜复合轴套的研究，找到一种可适合不同批 焊接。 量生产的工艺方法是十分必要的。 2 实验材料与方法 1 紫铜与钢摩擦焊接工艺的可行性 2．1 实验材料 层状金属复合材料的生产方法有多种，一般分 实验所用材料为外径 100mm、壁厚 6mm的45 为两类 ：固一固相复合法和液一固相复合法。前者包 钢钢套和外径 90mm、壁厚 3mm的T2紫铜套；钢 括：热加工法(挤压 ／轧制)、爆炸复合法、粉末冶金、 套和紫铜套长度均为60mill；以钢套作外套，铜套作 焊接法、和扩散复合法。后者包括：离心铸造复合法、 内套；焊前紫铜管为冷拔状态，45钢管为冷挤状态。 离心铝热法、液一固相轧制复合法、钎焊法f2]。 2．2 工艺过程 相对于其他方法而言，摩擦焊工艺简单，所需设 复合轴套主要制备过程 ：表面预处理一镶人 备可由普通车床或铣床改装而成。摩擦焊接是一种 铜套一滚压(摩擦焊接) 压焊缝一热处理一加工 先进的固态焊接技术，通过对工件施加扭矩和压力， 定尺 。 在焊接接触端面之间实现用相对运动产生的摩擦热 1)表面预处理。在铜套镶人钢套前，分别用化学 以及塑性流动所产生的变形热使接触面及其附近区 清