分析ca6dm2锻钢活塞摩擦焊接工艺

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1、学兔兔www.xuetutu.com机械制造文摘——焊接分册焊接现场CA6DM2锻钢活塞摩擦焊接工艺李义，张屹林，崔艳兵，王波(山东滨州渤海活塞股份有限公司，山东滨州256606)压力的作用下，相对运动的待焊材料之间产生摩擦，使0前言界面及其附近温度升高并达到热塑性状态，随着顶锻内燃机行业是一个技术密集型的行业，虽然其自力的作用使界面氧化膜破碎，材料发生塑性变形与流身存在噪音大、污染严重的缺陷，但是由于其热效率动，通过界面元素扩散及再结晶冶金反应而形成接头。高、动力性优、功率范围宽广、可靠耐久等优

2、点，已经被焊接开始前，将待焊工件分别固定在旋转夹具和广泛用于工农业生产的很多领域。内燃机的不断发移动夹具内，工件被夹紧后，位于滑台上的移动夹具随展，从根本上来说，是建立在主要零部件性能和寿命不滑台一起向旋转端移动，移动至一定距离后，旋转端工断改进提高的基础上的。活塞作为内燃机的心脏零件开始旋转，工件接触后开始摩擦加热。当摩擦变形件，影响着内燃机的整体性能。近年来，由于内燃机强或摩擦时间达到设定值时，旋转停止，顶锻开始，施加化程度的不断提高和排放要求的日益严格(欧III、欧较大的顶锻力并维持一段时间

3、；顶锻阶段可以分为两IV、欧V)，传统铝合金活塞越来越难以满足使用要求，种：一种是压力控制，一种是长度控制。然后，移动夹特别当内燃机爆发压力超过20MPa时，传统铸铝活塞具松开，滑台后退，当滑台退到原位置时，旋转夹具松已经不能满足发动机的可靠性要求。因此本文论述的开，取出工件，至此，一个焊接过程结束。是一种整体锻钢活塞摩擦焊接的工艺。2焊接工艺试验l摩擦焊接简述2．1锻钢活塞的材料摩擦焊是利用焊件相对摩擦运动产生的热量来实CA6DM2活塞采用38MnVS6非调质钢，其化学成现材料可靠连接的一种压力

4、焊方法。其焊接过程是在分和力学性能分别见表1和表2。表138MnVS6非调质钢化学成分(质量分数，％)艺流程，提高了材料的利用率，改善了零件质量，而且表238MnVS6非调质钢力学性能达到了降低能耗和制造成本(25％一38％)的目的，所以非调质钢已广泛应用于制造汽车曲轴、连杆、凸轮轴、轮毂轴、换档杆、花键轴、悬挂臂、转向节和稳定杆等。活塞毛坯锻造温度为1220～1280℃，在1000—500~C时空冷。同时，由于其中含有硫元素，改善了切非调质钢是指在中、低碳碳素钢的基础上添加微削加工性能，切削加工

5、性能与最好的低合金钢水平相量的V、Nb和Ti等合金元素而形成的钢材。通过控轧当。控冷，充分发挥沉淀强化、细晶强化和相变强化等作2．2活塞头部及裙部设计及毛坯外形用，这类钢材在热轧、锻后无需调质处理就可同时具有焊件形状如图1和图2所示。焊前锻钢活塞半成高的强度和塑韧性。与调质钢相比，由于采用控轧控品分为活塞头和活塞裙，活塞头部与裙部分别锻造，经冷工艺取代轧、锻后淬火回火工序，不但简化了生产工粗加工后通过摩擦焊接连接在一起，目的是在活塞头2014年第2期25学兔兔www.xuetutu.com焊接现场

6、机械制造文摘——焊接分册部环槽与燃烧室之间部位形成一个环形冷却油腔，如活塞头部内冷油腔图3所示。头部与裙部分别锻造与毛坯整体锻造成型工艺相比工艺性好，毛坯残余应力小，由于通过焊接形成封闭冷却油腔，使活塞整体结构刚度增加，特别是环槽部位热态下变形小。但在焊接过程中，焊接位置会产生飞边，如图3所示，外侧飞边后续加工可以加工掉，但内侧飞边会永久保留，如果内侧飞边过大，势必会影响到活塞的冷却效果。因此在设计过程中必须尽量减小内侧产生的飞边，可以通过适当增大内侧倒角来达到减小飞边的目的。图3活塞毛坯2．3焊

7、接工艺参数设定摩擦焊接试验是在C1000型连续驱动摩擦焊机上进行的，焊机主轴转速为850r／rain，其标定顶锻力为1000kN，最大顶锻力可达1100kN以上，主电动机功图1锻钢活塞头部率为132kW。焊机配有摩擦焊接过程计算机测控系统，可对摩擦焊接过程施力系统轴向压力、主电机电流(扭矩)、主轴转速、摩擦变形量(滑台位移)、油温等参数进行检测，对摩擦焊接过程施力系统轴向压力进行闭环控制。摩擦焊接工艺参数控制采用轴向变形量控制，摩擦加热的轴向变形量和摩擦加热时间线性相关，实际上替代了摩擦时间控制。

8、摩擦焊的主要工艺参数有：主轴转速、摩擦时间、摩擦压力和摩擦变形量以及顶锻压力、刹车时问和顶锻保压时间等。其中摩擦压力、摩擦时间、摩擦变形量和顶锻压力为主要工艺参数。设定工艺见表3。图2锻钢活塞裙部表3摩接焊工艺参数2．4热处理工艺性和韧性，必须进行高温回火；其次为了消除焊件内部工件在焊接后必须马上进行高温回火：首先是为焊接应力，在焊接过程中，焊件内部产生巨大的焊接应了改良焊接后焊缝位置的金相组织形态，焊后焊缝位力，如不及时进行热处理，活塞有可能出现在焊缝处开置的金相组织为马氏体组织