CN100414159C - 卡压式管件制造方法 - Google Patents

Abstract

卡压式管件制造方法，涉及一种带螺纹的卡压式不锈钢管件制造方法。适用范围为通径15～200mm的不锈钢管件。制造时，先精密铸造螺纹件，再用薄壁管材挤压成型收口部分，然后采用摩擦焊接连接这两部分，最后精加工成型，相对于氩弧焊接方法，接头性能好，产品尺寸精度高，生产效率高，污染小，生产成本低。

Description

卡压式管件制造方法

技术领域

本发明涉及一种带螺纹的卡压式不锈钢管件制造方法。适用范围为通径15～200mm的不锈钢管件。

背景技术

现有的焊接式不锈钢卡压式管件产品均采用氩弧焊接。

周遐余、赵立军在《金属成形工艺》2003年第6期“不锈钢卡压式管件的成形工艺”一文中，介绍了一种三通薄壁不锈钢卡压式管件的成形工艺，包括：下料-挤三通-切帽、平端-端部成形-焊接-焊缝及表面处理。焊接采用不添丝氩弧焊。其基本工序是先将两个需要焊接到零件的口部对正，在外径合缝处180°圆周方向点焊两点，使两个零件结合在一起。然后夹住出口部，使其作360°圆周匀速回转，且保证回转轴线与焊口圆周面的轴线重合，同时将焊枪固定，使枪尖到焊缝的距离始终不变，一般为2～4mm。焊接的起弧点至熄焊点所形成的圆周转角一般要大于360°，以保证焊缝起、末点熔接完好。焊接的圆周线速度一般不大于5m/min，焊接电流40～80A，氩气流量要保证焊缝呈银白色，且对焊缝要进行快速冷却，焊缝在450～850℃的时间越短越好，以避免晶间腐蚀。

带螺纹的不锈钢卡压式管件产品亦采用氩弧焊连接精密铸造的螺纹件1和薄壁管材成型件2。氩弧焊接时，焊接时间长，焊缝及近缝区高温停留时间长，冷却速度慢。焊缝区域存在微观的化学成分偏析。经过焊接热循环的作用，处于峰值温度600～1000℃的热影响区属焊接接头的敏化区，由于沿晶界形成碳化物Cr₂₃C₆的沉淀，在腐蚀介质作用下，易产生敏化区晶间腐蚀，所以无法使用在环境恶劣或输送有腐蚀性液体的场合。氩弧焊接头质量易受焊接工艺、焊接设备、气体保护、焊接工人技术水平等条件所影响，产品质量的不稳定因素较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种带螺纹的卡压式不锈钢管件制造方法。以提高产品的焊接质量。

按照本发明提供的技术方案，带螺纹的卡压式不锈钢管件制造方法包括：a、制造螺纹件：利用精密铸造工艺加工螺纹件；b、挤压成型件：用挤压成型机加工薄壁管材的收口部分，形成一端收口的成型件；其特征还在于，c、摩擦焊接：将螺纹件夹持在焊机的旋转端，成型件夹持于焊机的移动端；启动电动机，带动螺纹件高速旋转，同时成型件在油缸活塞的轴向力作用下逐步向螺纹件靠拢，待螺纹件与成型件接触并压紧后，在螺纹件与成型件的接触面上形成摩擦界面，维持轴向力1.0～2.5MPa/mm²，转速1000～3000转/min；随着摩擦热量向螺纹件与成型件的传导，螺纹件与成型件的摩擦界面两侧温度亦逐渐升高，形成一个分布于摩擦界面两侧的焊合区；然后刹车制动，并使轴向力迅速升高到所设定的顶锻压力1.5～5MPa/mm²进行顶锻，再维持该顶锻压力进行保压，顶锻保压时间1～5秒，在顶锻过程中及顶锻后的保压过程中，焊合区金属通过相互扩散与再结晶，使焊合区两侧金属牢固焊接在一起，从而完成整个焊接过程。

和现有技术相比，在整个焊接过程中，摩擦界面温度一般不会超过熔点，故摩擦焊是固态焊接，焊合区金属为锻造组织。首先，摩擦焊接头不产生与熔化和凝固冶金有关的一些焊接缺陷和焊接脆化现象，如粗大的柱状晶、偏析、夹杂、裂纹和气孔等；其次，轴向压力和扭矩共同作用于摩擦焊接表面及其近区，产生了一些力学冶金效应，如晶粒细化、组织致密、夹杂物弥散分布，以及摩擦焊接表面的“自清理”作用等；再者，摩擦焊接时间短，热影响区窄，热影响区组织无明显粗化。上述三方面均有利于获得与母材等强的焊接接头。

由于摩擦焊接过程完全由焊接设备控制，人为因素很小。焊接过程中所需控制的焊接参数较少，只有压力、时间、速度和位移。易于实现焊接过程和焊接参数的自动控制，以及焊接设备的自动化，从而使焊接操作十分简便，焊机运行和焊接质量的可靠性、重现性大大提高。将计算机技术引入摩擦焊接过程控制中，对焊接参数进行实时检测与闭环控制，还可以进一步提高摩擦焊接过程度控制精度与可靠性。摩擦压力控制精度可达1％，焊接接头的长度公差和同轴度可控制在±0.20mm左右。摩擦焊接的效率非常高，焊接循环时间只需10s左右，加上装卡时间，每分钟可焊两件。而采用氩弧焊时，焊一件需要10分钟时间。因此摩擦焊接的生产效率要比氩弧焊方法高20倍，非常适合大批量生产。摩擦焊接不需要特殊的焊接电源，所需能量仅为传统焊接工艺的20％左右，亦不需要添加其它消耗材料，如焊条、焊剂、电极、保护气体等，因此是一种节能、低耗的连接工艺。摩擦焊接过程中不产生火花、飞溅、烟雾、弧光、高频和有害气体等对环境产生影响的污染源，是一种清洁的生产工艺。

附图说明

图1为采用氩弧焊接到不锈钢卡压式管件示意图。

图2为采用氩弧焊接的不锈钢卡压式管件产品。

图3为氩弧焊接头微观组织(200×)。

图4为采用摩擦焊接的不锈钢卡压式管件示意图。

图5为采用摩擦焊接的不锈钢卡压式管件焊前毛坯图。

图6为采用摩擦焊接到不锈钢卡压式管件焊后毛坯图。

图7为采用摩擦焊接到不锈钢卡压式管件加工后的产品图。

图8为摩擦焊接头微观组织(200×)。

具体实施方式

带螺纹的卡压式不锈钢管件制造方法如下：

a、制造螺纹件1：选择合适的材料，利用传统的精密铸造工艺加工螺纹件1，使螺纹件1符合要求的尺寸精度；

b、挤压成型件2：用常规的挤压成型机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：将螺纹件1夹持在焊机的旋转端，成型件2夹持于焊机的移动端；启动电动机，带动螺纹件1高速旋转，同时成型件2在油缸活塞的轴向力作用下逐步向螺纹件1靠拢，待螺纹件1与成型件2接触并压紧后，在螺纹件1与成型件2的接触面上形成摩擦界面，维持轴向的摩擦压力1.0～2.5MPa/mm²，转速1000～3000转/min；在摩擦界面上发生粘接与剪切，并产生摩擦热，摩擦界面处温度也随之上升，摩擦界面逐渐被一层高温粘塑性金属所覆盖。在热和变形激活下，这层粘塑性金属发生动态再结晶。随着摩擦热量向螺纹件1与成型件2的传导，螺纹件1与成型件2的摩擦界面两侧温度亦逐渐升高，形成一个分布于摩擦界面两侧的焊合区；在轴向压力作用下，焊合区金属发生径向塑性流动，从而形成飞边，轴向缩短量逐渐增大。当摩擦焊接区的温度分布、变形达到一定程度后，开始刹车制动，并使轴向力迅速升高到所设定的顶锻压力1.5～5MPa/mm²进行顶锻，再维持该顶锻压力进行保压，顶锻保压时间1～5秒，在顶锻过程中及顶锻后的保压过程中，焊合区金属通过相互扩散与再结晶，使焊合区两侧金属牢固焊接在一起，从而完成整个焊接过程。

d、最后再按照常规的精加工方法，使产品成型。

在摩擦焊接时，采用配置有计算机闭环控制系统的C50型连续驱动摩擦焊机。设定焊接参数为：摩擦压力1.0～2.5MPa/mm²，顶锻压力1.5～5MPa/mm²，摩擦缩短量2mm，顶锻时间3秒。

Claims (1)

1. 一种带螺纹的卡压式不锈钢管件制造方法，包括：a、制造螺纹件：利用精密铸造工艺加工螺纹件(1)；b、挤压成型件：用挤压成型机加工薄壁管材的收口部分，形成一端收口的成型件(2)；其特征还在于，c、摩擦焊接：将螺纹件(1)夹持在焊机的旋转端，成型件(2)夹持于焊机的移动端；启动电动机，带动螺纹件(1)高速旋转，同时成型件(2)在油缸活塞的轴向力作用下逐步向螺纹件(1)靠拢，待螺纹件(1)与成型件(2)接触并压紧后，在螺纹件(1)与成型件(2)的接触面上形成摩擦界面，维持轴向力1.0～2.5MPa/mm²，转速1000～3000转/分钟；随着摩擦热量向螺纹件(1)与成型件(2)的传导，螺纹件(1)与成型件(2)的摩擦界面两侧温度亦逐渐升高，形成一个分布于摩擦界面两侧的焊合区；然后刹车制动，并使轴向力迅速升高到所设定的顶锻压力1.5～5MPa/mm²进行顶锻，再维持该顶锻压力进行保压，顶锻保压时间1～5秒，在顶锻过程中及顶锻后的保压过程中，焊合区金属通过相互扩散与再结晶，使焊合区两侧金属牢固焊接在一起，从而完成整个焊接过程。

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