东风8柴油机挺杆套管的摩擦焊工艺

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1、机车东风8柴油机挺杆套管的摩擦焊工艺陈斌（常州铁道高等职业技术学校江苏常州213011）摘要：铁路机车的柴油机配件挺杆套管一向是手工电弧焊焊接的，焊接质量没有保证。通过调查和分析，确定采用摩擦焊方法，计算机闭环控制，自动完成焊接，简化了生产工艺过程，提高了产品质量和生产效率。关键词：挺杆套管；摩擦焊；工艺0前言影响环境和造成机油浪费，更换率极高。挺杆套管是铁路内燃机车东风8型的柴1焊接结构的工艺性分析油机16V280ZTA上的配件，安装于气缸头挺杆套管是由接头和套管焊接而成的，与凸轮座之间，使连接摇臂和凸轮的挺杆在如图1所示。接头是由Q235钢经锻制再机套管内自由动

2、作，起封闭保护作用，同时保加工而成，套管是由10号优质结构钢钢管证气缸头到凸轮座间润滑油的输送。因此，直接截取、车制而成。整体结构如图1。要求挺杆套管有一定的强度，主要是整体密封性好，不得有渗漏。手工电弧焊焊接的挺杆套管在使用中常发生焊缝处渗油的现象，图1挺杆套管结构原手工电弧焊的接头和套管预加工如定位焊，再分段焊接完成焊缝，焊缝轨迹是图2所示，接头和套管的机加工较复杂，孔、曲线，接头多，实现最佳位置焊接较困难。轴配合要求高。焊缝位置在管内，焊接时先其次手工焊接内孔角焊缝，焊接缺陷多，特别是未焊透或夹渣等，极易造成焊缝处的渗漏。第三，焊缝处管径为Φ56mm，深度是1

3、4mm，电焊条伸入焊接，不利于观察熔池和焊缝。2摩擦焊工艺的确定摩擦焊是利用两焊件的相对运动，并在一定的摩擦压力的作用下产生较大的摩擦热，使接头部分达到热塑性状态；在相对运动停止的瞬间（先顶后杀车或先杀车后顶的图2手工焊接结构转换时间）加上2～3倍于摩擦压力的顶锻棒、管与管、棒与板等。而挺杆套管的基本压力，使接头部分锻接而形成质量良好的接结构是管与管的对接，很适于摩擦焊接。经头。查阅相关资料，选择如图3所示的接头形式。2．1接头形式的确定接头由旋转夹具夹紧，套管由滑动台上的移摩擦焊的基本接头方式是对接，如棒与动夹具夹紧。图3挺杆套管的摩擦焊结构2．2焊件的准备接合面

4、上的氧化夹杂物挤不干净；加热时间摩擦焊过程中两焊件分别由焊机的旋过长，导致高温区过热、过大、缩短量过大，转夹具和移动夹具夹紧，表面会有一定的夹在顶锻后飞边量增加、接缝处直径变形大痕，因此焊前两焊件的预加工很简单，钢管等，既耗材又耗能，还降低生产率。由实验只需按工艺尺寸直接截取，但需保证焊接端得到经验值如表1所示。的端面与中心轴线的垂直度偏差小于钢管顶锻压力是摩擦压力的2～3倍，施加外径的1%；接头按图3中的结构用锻料粗顶锻压力是为了能挤碎和排出变形层中的加工，但焊接端面要保持同样的垂直度。氧化金属物和其他有害杂质，并使接头金属两焊件的接触面要求不是很高，一般的得到锻

5、造、结合紧密、晶粒细化，以提高接氧化膜、油污不受影响，在摩擦、顶锻过程头性能，顶锻的结果产生了轴向顶锻变形中均能被挤出。表面有一定的粗糙度有利于量。良好的摩擦焊接头，需要有一定的轴向摩擦生热。顶锻变形量来保证。变形金属连带杂质、缺2．3焊接参数的试验陷变成飞边。摩擦焊的主要参数是摩擦压力、摩擦时通过试验，总的要求是，在加热阶段终间、顶锻压力、顶锻时间（距离）、转速及了瞬间，接头中沿轴间有较厚的变形层或高从摩擦到顶锻的转换时间和方式。温区，以及较小的飞边；而在顶锻阶段能产根据所用材料，由手册查得摩擦压力为生较大的轴向变形量，使变形层沿工件径向40～80MPa，摩擦时间

6、决定于接头摩擦加热有较大的扩散，这样飞边形状封闭而圆滑，的程度。若加热时间不足，则加热不均匀，有利于改善接头质量。表1实验摩擦压力摩擦时间顶锻压力顶锻时间变形量飞边顶杀方式转速次数/MPa/s/MPa/s/mm情况飞边翻起光滑，12.534.5414低速未封闭先顶后杀2335416低速飞边光滑封闭时差0.2s3234412低速飞边翘起不多摩擦压力和顶锻压力只有换算成焊机焊件的尺寸要求。设备主轴缸压力表所表示的值，在实际作业4结束语中才可能进行调定。由于摩擦焊机设备不从焊接过程看，用摩擦焊焊接挺杆套同，传递压力的主轴缸径不同，所以压力转管，可实现自动化焊接，简化了整个

7、生产工换成的表压也就不同。主油缸的表压值可按艺过程，使机械加工也变得较方便。下式计算：用摩擦焊焊接的接头是锻造组织，晶粒Pmf细化，强度提高，质量有绝对的保证。P=+KF每个焊件只须几秒钟，效率极高，因此其中，P——表压（MPa）摩擦焊适用于单一产品的大批量生产。挺杆Pm——摩擦压力（MPa）套管在每台16V280ZTA柴油机上有32根，2F——主油缸面积（mm），本设备为按计划年产量只需几天就能完成。213816mm。焊件焊接余量小，焊前不必特殊加工、2f——工件焊接截面积（mm）清理，不需填充材料、不需焊剂和保护气体，K——常数，为考虑空气阻力而增加不必清渣