【正文】 黑龍江建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 1 臥式氣門摩擦焊接機床常見故障以及維修 摘要： 摩擦焊接在 零件加工工廠廣泛使用，在氣門加工中，以 快速、靈活焊接過程穩(wěn)定并且可復(fù)驗 焊接質(zhì)量優(yōu)異 的特點 已成為企業(yè)保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率和管理水平的關(guān)鍵設(shè)備之一 。 但是要求它在實時控制的每一時刻都準確無誤地 工作。任何部分的故障與失效，都會使機床停機，從而造成生產(chǎn)停頓，降低生產(chǎn)效率。 所以在 摩擦焊接機床 運行 ， 需要 通過科學(xué)的方法、行之有效的措施，迅速判別故障發(fā)生的原因，找出解決這些問題的方法，對保證工程質(zhì)量，提高產(chǎn)品生產(chǎn)率有著重要作用。 以保證后續(xù)加工按計劃完成生產(chǎn)任務(wù)。 由于 臥式氣門摩擦焊接 機床 長時間處于運作狀態(tài)，出現(xiàn)故障的頻率較高，并且機械故障 維修 多而雜 的問題 , 造成 機 床在使用中出現(xiàn) 難修護診斷 的現(xiàn)象 , 導(dǎo)致停機停產(chǎn)， 要克服和消除這種現(xiàn)象 , 就必須在使用中注意總結(jié)故障診斷與維修經(jīng)驗、 提高設(shè)備維護人員的專業(yè)技能 , 并且注意維護保養(yǎng) 保障機床加工設(shè)備的完好和高效 的運行 。 關(guān)鍵詞： 摩擦焊接 臥式氣門摩擦焊接機床 故障 診斷 維修 維護保養(yǎng) 黑龍江建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 2 第一章 緒論 的概念 摩擦焊的概念 在壓力 作用下，通過待焊界面的摩擦使界面及其附近溫度升高，材料斷面達到熱塑性狀 態(tài)，伴隨著材料產(chǎn)生塑性流變，通過界面的分子擴散和再結(jié)晶而實現(xiàn)焊接的固態(tài) 焊接 方法 圖 11 臥式氣 門摩擦焊接 基本信息 摩擦焊通常由如下四個步驟構(gòu)成： 機械能轉(zhuǎn)化為熱能； 材料塑性變形； 熱塑性下的鍛壓力； 分子間擴散再結(jié)晶。 摩擦焊相較傳統(tǒng) 熔焊 最大的不同點在于整個焊接過程中，待焊金屬獲得能量升高達到的溫度并沒有達到其熔點，即金屬是在熱塑性狀態(tài)下實現(xiàn)的類鍛態(tài)固相連接。 黑龍江建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 3 相對傳統(tǒng)熔焊，摩擦焊具有焊接接頭質(zhì)量高 —— 能達到焊縫強度與 基體 材料等強度，焊接效率高、質(zhì)量穩(wěn)定、一致性好，可實現(xiàn)異種材料焊接等。 摩擦焊接的起源可追溯到公元 1891 年，當(dāng)時美國批準了這種焊接方法的第一個專利。該專利是利用摩擦熱來連接鋼纜。隨后德國、英國、蘇聯(lián)、日本等國家先后開展了摩擦焊接的生產(chǎn)與應(yīng)用。我國是世界上研究摩擦焊接最早的國家之一，早在 1957年就實驗成功了鋁 — 銅摩擦焊。多年來，摩擦焊接以其優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、無污染的技術(shù)特色，深受制造業(yè)的重視，特別是不 斷開發(fā)出摩擦焊接的新技術(shù)，如超塑性摩擦焊接、線性摩擦焊接、攪拌摩擦焊接等，使其在航空、航天、核能、海洋開發(fā)等高技術(shù)領(lǐng)域及電力、機械制造、石油鉆探、汽車制造等產(chǎn)業(yè)部門得到了愈來愈廣泛的應(yīng)用。 摩擦焊的優(yōu)點 摩擦焊的優(yōu)點是，可以將不同的材料（鋼 /黃銅、鋼 /銅、鋼/鋁、鋁 /陶瓷 ?? ）相互連接在一起。應(yīng)用示例有內(nèi)燃機氣門、鉆桿、液壓組件、壓印輥、軸支架等等。 摩擦焊的熱影響區(qū)域明顯小于其它焊接工藝。因此在焊接區(qū)域不會形成熔體。 摩擦焊接是一種全自動焊接過程。一旦確定了正確的焊接參數(shù)，技工即可操縱 焊機 工作。其優(yōu)點可概括如下： 黑龍江建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 4 （ 1） 、快速、靈活； （ 2） 、焊接過程穩(wěn)定并且可復(fù)驗； （ 3） 、焊接質(zhì)量優(yōu)異，不必依賴熟練 焊工 ； （ 4） 、可將準備工作量降到最低； （ 5） 、無需焊劑或保護氣體； （ 6） 、對環(huán)境有利，不會產(chǎn)生焊接煙氣或其它氣 分類 摩擦焊技術(shù)經(jīng)過長年的發(fā)展，已經(jīng)發(fā)展出很多種摩擦焊接的分類：摩擦螺柱焊、摩擦堆焊、第三體摩擦焊、嵌入摩擦焊、慣性摩擦焊、 攪拌摩擦焊 、徑向摩擦焊、線性摩擦焊和摩擦疊焊等。 摩擦焊工藝方法已由傳統(tǒng)的幾種形式發(fā)展到二十多種，極大地擴展了摩擦焊接的 應(yīng)用領(lǐng)域。被焊零件的形狀由典型的圓截面擴展到非圓截面 (線性摩擦焊 )和板材 (攪拌摩擦焊 )，所焊材料由傳統(tǒng)的金屬材料拓寬到粉未合金、復(fù)合材料、功能材料、難熔材料，以及陶瓷 — 金屬等新型材料及異種材料領(lǐng)域。 焊前，待焊的一對工件中，一件夾持于旋轉(zhuǎn)夾具，稱為旋轉(zhuǎn)工件，另一件夾持于移動夾具，稱為移動工件。焊接時，旋轉(zhuǎn)工件在電機驅(qū)動下開始高速旋轉(zhuǎn)，移動工件在軸向力作用下逐步向旋轉(zhuǎn)工件靠攏，兩側(cè)工件接觸并壓緊后，摩擦界面上一些微凸體首先發(fā)生粘接與剪切，并產(chǎn)生摩擦熱。隨著實際接觸面積增大， 黑龍江建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 5 摩擦扭矩迅速升高，摩 擦界面處溫度也隨之上升，摩擦界面逐漸被一層高溫粘塑性金屬所覆蓋。此時，兩側(cè)工件的相對運動實際上已發(fā)生在這層粘塑性金屬內(nèi)部，產(chǎn)熱機制已由初期的摩擦產(chǎn)熱轉(zhuǎn)變?yōu)檎乘苄越饘賹觾?nèi)的塑性變形產(chǎn)熱。在熱激活作用下，這層粘塑性金屬發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶，使變形抗力降低，故摩擦扭矩升高到一定程度 (前峰值扭矩 )后逐漸降低。隨著摩擦熱量向兩側(cè)工件的傳導(dǎo)，焊接面兩側(cè)溫度亦逐漸升高，在軸向壓力作用下，焊合區(qū)金屬發(fā)生徑向塑性流動，從而形成飛邊，軸向縮短量逐漸增大。隨摩擦?xí)r間延長，摩擦界面溫度與摩擦扭矩基本恒定，溫度分布區(qū)逐漸變寬，飛邊逐漸增大 ，此階段稱之為準穩(wěn)定摩擦階段。在此階段，摩擦壓力與轉(zhuǎn)速保持恒定。當(dāng)摩擦焊接區(qū)的溫度分布、變形達到一定程度后，開始剎車制動并使軸向力迅速升高到所設(shè)定的頂鍛壓力此時軸向縮短量急驟增大，并隨著界面溫度降低，摩擦壓力增大，摩擦扭矩出現(xiàn)第二個峰值，即后峰值扭矩。在頂鍛過程中及頂鍛后保壓過程中，焊合區(qū)金屬通過相互擴散與再結(jié)晶，使兩側(cè)金屬牢固焊接在一起，從而完成整個焊接過程。在整個焊接過程中，摩擦界面溫度一般不會超過熔點，故摩擦焊是固 。 焊接過程 擦焊接過程包括四個階段 將焊接工件近焊接環(huán)； 使焊接工件 與填充環(huán)接觸，并使焊接環(huán)開始旋轉(zhuǎn)； 黑龍江建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 6 軸向壓力開始上升，從而使溫度升高，直至達到鍛造溫度； 焊接環(huán)停止旋轉(zhuǎn)并施以最后的鍛造力。 第二個階段為干摩擦階段，此時使焊接組件在最初的低壓下開始接觸，以清理端面，使之達到預(yù)熱程度，并在第三個階段開始之前減小摩擦系數(shù)。本階段需要持續(xù)一段時間。因為此時摩擦系數(shù)頗大，故需頗大的功率來旋轉(zhuǎn)焊接圓環(huán)。 第三階段壓力開始升高，焊接組件之間的摩擦加大。施焊材料變得脆弱并呈現(xiàn) 流淌 狀態(tài)，即形成 燒化 的現(xiàn)象。材料的 熔化 使污物從焊縫界面上清除掉。，當(dāng) 預(yù)先設(shè)置的短管到達限定的位置時，本階段的工作結(jié)束，旋轉(zhuǎn)應(yīng)盡可能快的停止。 第四個階段即最后一個階段，壓力會上升到足以使焊接組件達到能鍛接在一起的程度。由于沒有熱輸入，該階段可對接合件進行附加的 機械加工 ，以促進 顯微組織 的進一步精細化。可借助 液壓缸 或氣動錘沖擊管端的方式施加鍛造壓力。本階段一旦結(jié)束，焊接過程便宣告完成，便可將焊接工件立即拆卸。 黑龍江建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 7 圖 12 焊接過程圖 摩擦焊接以其優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、無污染的技術(shù)特色，在航空、航天、核能、兵器、汽車、電力、海洋開發(fā)、機械制造等高新技術(shù)和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)部門得到了愈來愈廣泛的應(yīng)用。下面以摩擦焊接在航空航天工業(yè)與汽車工業(yè)中的應(yīng)用舉例說明。 (1)航空航天工業(yè) 隨著現(xiàn)代高性能軍用航空發(fā)動機的不斷更新，其主要性能指標 —— 推重比亦不斷提高。同時對發(fā)動機的結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料及制造工藝均提出了更高的要求。從 70 年代起，以美國 GE 公司為代 黑龍江建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 8 表，在軍用航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子部件（盤 +盤、盤 +軸）制造中，率先成功地采用了慣 性摩擦焊接技術(shù)。 GE 公司生產(chǎn)的 TF39 航空發(fā)動機的 16 級壓氣機盤； CMF56 航空發(fā)動機的 12 級， 49 級，以及壓氣機軸； F101 航空發(fā)動機的 13 級盤與鼓及前軸頸， 59 級盤與鼓及后軸頸等均采用了摩擦焊接工藝，有的還采用了粉末冶金— 等溫鍛造 — 摩擦焊接組合工藝。 API(Udimet700、 Astroloy)、In100 和 Ren233。95 及 In718 之類的粉末高溫合金盤已成功地采用了慣性摩擦焊接，其焊接接頭性能可達到母材的水平。美國Textron Lying 公司生產(chǎn)的新型大功率 T55 渦輪噴氣發(fā)動機的前盤與前 軸、后軸的連接都是采用盤 +軸一體的摩擦焊接結(jié)構(gòu)。Pamp。W 公司將摩擦焊接列為 80 年代發(fā)動機制造中的五項重大焊接技術(shù)之一；德國 MTU 公司正在開展高壓壓氣機轉(zhuǎn)子等大型部件的摩擦焊接技術(shù)研究；法國海豚發(fā)動機也將摩擦焊接推廣應(yīng)用于減速器錐形齒輪的焊接，等等。國外一些先進的航空發(fā)動機制造公司已將摩擦焊接作為焊接高推重比航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子部件的主導(dǎo)的、典型的和標準的工藝方法。普遍認為摩擦焊是可靠、再現(xiàn)性好和可信賴的焊接技術(shù)。 在飛機制造中，摩擦焊接也展現(xiàn)了新的應(yīng)用前景。 AISI4340超高強度鋼因其具有高的缺口敏感性和焊接 脆化傾向，當(dāng)用來制造飛機起落架時，國外規(guī)定不允許采用熔化焊接方法施焊，已成功地進行了 4340 管與 4030 鍛件起落架、拉桿的摩擦焊接。此外，直升飛機旋翼主傳動軸的 NitralloyN 合金齒輪與 18%高鎳合金 黑龍江建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 9 鋼管軸的焊接、雙金屬飛機鉚釘、飛機鉤頭螺栓等均采用了摩擦焊接，這表明摩擦焊接技術(shù)已滲透到了飛機重要承力構(gòu)件的焊接領(lǐng)域。 某航天飛機三部發(fā)動機上 1800 個高溫合金噴射器柱全部是由摩擦焊接方法焊接到發(fā)動機上的。 (2)汽車工業(yè) 國外在汽車零配件規(guī)?；a(chǎn)中，摩擦焊接技術(shù)占有較重要的地位。據(jù)不完全統(tǒng)計 ，美國、德國、日本等工業(yè)發(fā)達國家的一些著名汽車制造公司，已有百余種汽車零配件采用了摩擦焊接技術(shù)。 國內(nèi)外在發(fā)動機雙金屬排氣閥生產(chǎn)中廣泛采用了摩擦焊接技術(shù)將 NiCr20TiAl（ Nimonic 80)、 5Cr21Mn9Ni4(214N)、4Cr14Ni14W2Mo之類的高溫合金或奧氏體型耐熱鋼盤部與4Cr9Si 4Cr10Si2Mo 之類的馬氏體型不銹耐熱鋼桿部連接起來形成整體排氣閥，特別適合于空心閥的制造。采用鍛焊復(fù)合結(jié)構(gòu)取代整體鍛造生產(chǎn)汽車半軸在國外已得到廣泛應(yīng)用。另外，汽車及工程 機械上風(fēng)扇軸支座組件、空心后軸、前懸架、自動變速器輸出軸、無變形飛輪齒圈、發(fā)電機支座、粘性傳動風(fēng)扇聯(lián)軸節(jié)、起動機小齒輪組件、速度選擇軸、變扭器蓋、汽車液壓千斤頂、轉(zhuǎn)向節(jié)、司機側(cè)氣囊充氣器、萬向節(jié)組件、凸輪軸、水泵轂和軸、直接離合器鼓和轂組件、后橋殼管、傾斜轉(zhuǎn)向軸、叉、冷卻風(fēng)扇 黑龍江建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 10 電機殼體和軸、等速萬向節(jié)、連軸齒輪、變扭器蓋、傳動軸、叉、渦輪傳動軸、中央軸、渦輪增壓器、乘客側(cè)氣囊充氣器、 汽車用扁尾套筒 第二章 臥式氣門摩擦焊接機床常見故障以及維修 臥式氣門摩擦焊接機床操作指導(dǎo)書 設(shè)備要求 30 秒后再啟動主軸電動機，主軸電動機啟動后等待 60 秒 . 《 01— 1337 附件 摩擦焊接參數(shù)設(shè)置表》對設(shè)備進行設(shè)置并確認。 ，檢查加工氣門的壓力設(shè)置參數(shù)是否與規(guī)定要求相符。 的加持直徑必須與頭部桿部一致。 黑龍江建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 11 5 調(diào)節(jié)桿部的上料結(jié)構(gòu)，使之能順利的將棒料送入頭部。 、自動加工狀態(tài)，按 START 鍵進行加工。 10~11mm，頭部 9~10mm，如不拉飛邊，則頭部伸出夾塊 5mm 以上即可。 操作內(nèi)容及注意事項 (1).操作前戴好勞動防護用品，檢查機械，電器，防護裝置以及工裝夾具，量具的情況，控制系統(tǒng)必須處于完美狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)問題要及時處理，再進行操作。 (2).設(shè)備開動后精力要集中，不得任意離開崗位操作臺，產(chǎn)品轉(zhuǎn)換，調(diào)整 工裝，修理，檢查設(shè)備必須停機后進行，生產(chǎn)中如發(fā)現(xiàn)設(shè)備異?，F(xiàn)象，應(yīng)立即停機并通知有關(guān)人員進行修理、 (3).檢查操作臺各種閥門是否在原始位子上，如表壓力讀數(shù) 是否屬于正常范圍。 (4).焊接時，應(yīng)給設(shè)備已適當(dāng)?shù)念A(yù)熱時間，檢查工件磨光的端面是否被污染，如被污染，應(yīng)進行清理后再進行焊接。