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1、惯性摩擦焊接技术-铝和不锈钢过渡接头产品介绍北京利通佳信金属制品有限公司2014年04月introduction主要内容l惯性摩擦焊简介l北京利通佳信金属制品有限公司简介l开发的惯性摩擦焊系列产品l铝和不锈钢过渡惯性摩擦接头性能试验l已开发的铝和不锈钢系列接头l铝和不锈钢惯性摩擦焊接头工程应用北京利通佳信金属制品有限公司introduction主要内容l惯性摩擦焊简介l北京利通佳信金属制品有限公司简介l开发的惯性摩擦焊系列产品l铝和不锈钢过渡惯性摩擦接头性能试验l已开发的铝和不锈钢系列接头l铝和不锈钢惯性摩擦焊接头工程应用北京利通佳信金属制品有限公司工艺参数工艺参数 旋转速度旋转速度 转动惯量
2、转动惯量 轴向压力轴向压力introduction惯性摩擦焊惯性摩擦焊北京利通佳信金属制品有限公司 惯性摩擦焊的特点：惯性摩擦焊的特点：1、固相连接接头强度高；2、具有广泛的工艺适应性；3、焊接过程可靠性高；4、焊接尺寸精度高；5、焊接生产率高；6、节能。北京利通佳信金属制品有限公司惯性摩擦焊应用工程机械汽车石油钻井航空航天船舶军事北京利通佳信金属制品有限公司工程机械北京利通佳信金属制品有限公司汽车北京利通佳信金属制品有限公司船舶（异种金属）北京利通佳信金属制品有限公司石油钻井北京利通佳信金属制品有限公司introduction主要内容l惯性摩擦焊简介l北京利通佳信金属制品有限公司简介l开发的
3、惯性摩擦焊系列产品l铝和不锈钢过渡惯性摩擦接头试验l已开发的铝和不锈钢系列接头l铝和不锈钢惯性摩擦焊接头工程应用北京利通佳信金属制品有限公司introduction 北京航空工程研究所成立于北京航空工程研究所成立于19571957年，年，主要从事飞机及发动机制造工艺研究，主要从事飞机及发动机制造工艺研究，拥有多套先进的实验、加工设备及质拥有多套先进的实验、加工设备及质量检测仪器。已经形成了碳钢、不锈量检测仪器。已经形成了碳钢、不锈钢、铝合金等普通金属结构件及钛合钢、铝合金等普通金属结构件及钛合金、高温合金等高性能金属结构件的金、高温合金等高性能金属结构件的制造能力。制造能力。本公司作为北京航空
4、工程研究所本公司作为北京航空工程研究所航空零部件及试验件合格供方，已为航空零部件及试验件合格供方，已为飞机和航空发动机提供了合格的零部飞机和航空发动机提供了合格的零部件及试验件。件及试验件。2000 2000年以来，本公司与从事惯性年以来，本公司与从事惯性摩擦焊技术研究多年的北京航空工程摩擦焊技术研究多年的北京航空工程研究所合作开发出多种应用于军用和研究所合作开发出多种应用于军用和民用的技术和产品。民用的技术和产品。北京利通佳信金属制品有限公司introduction主要内容l惯性摩擦焊简介l北京利通佳信金属制品有限公司简介l开发的惯性摩擦焊系列产品l铝和不锈钢过渡惯性摩擦接头试验l已开发的铝
5、和不锈钢系列接头l铝和不锈钢惯性摩擦焊接头工程应用北京利通佳信金属制品有限公司introduction坦克及船用涡轮增压器转子坦克及船用涡轮增压器转子 北京利通佳信金属制品有限公司introduction核潜艇超导电机换热接头核潜艇超导电机换热接头北京利通佳信金属制品有限公司introduction火箭发动机燃料输送管路芯轴火箭发动机燃料输送管路芯轴 北京利通佳信金属制品有限公司introduction 铝和不锈钢过渡接头是换热装铝和不锈钢过渡接头是换热装置中的重要部件之一，需要在低温置中的重要部件之一，需要在低温高压下可靠的工作，相比爆炸焊铝高压下可靠的工作，相比爆炸焊铝和不锈钢过渡接头，摩
6、擦焊加工的和不锈钢过渡接头，摩擦焊加工的过渡接头具有以下优点：过渡接头具有以下优点：n抗腐蚀性能强（不加入中间层金抗腐蚀性能强（不加入中间层金属）属）n安装过程的焊接工艺难度小（铝安装过程的焊接工艺难度小（铝和不锈钢端的长度较爆炸加长，焊和不锈钢端的长度较爆炸加长，焊接过程中接头更不容易过热）接过程中接头更不容易过热）北京利通佳信金属制品有限公司introduction主要内容l惯性摩擦焊简介惯性摩擦焊简介l北京利通佳信金属制品有限公司简介北京利通佳信金属制品有限公司简介l开发的惯性摩擦焊系列产品开发的惯性摩擦焊系列产品l铝和不锈钢过渡惯性摩擦接头性能试验铝和不锈钢过渡惯性摩擦接头性能试验l已
7、开发的铝和不锈钢系列接头已开发的铝和不锈钢系列接头l铝和不锈钢惯性摩擦焊接头工程应用铝和不锈钢惯性摩擦焊接头工程应用北京利通佳信金属制品有限公司introduction 5083铝合金属于铝合金属于AL-Mg系合金，具有较高的强度和系合金，具有较高的强度和抗腐蚀能力，广泛地应用于空分设备等行业。抗腐蚀能力，广泛地应用于空分设备等行业。304L不锈不锈钢相比于传统的钢相比于传统的304不锈钢，减少了含碳量，其抗腐蚀能不锈钢，减少了含碳量，其抗腐蚀能力有了较大的提高，也是空分行业选用的关键材料。力有了较大的提高，也是空分行业选用的关键材料。通通过改变过改变304L/5083惯性摩擦焊工艺参数对焊接
8、过程进行惯性摩擦焊工艺参数对焊接过程进行优化。优化。北京利通佳信金属制品有限公司DN100DN250北京利通佳信金属制品有限公司introduction 在工艺优化参数下焊接的铝和不锈钢惯性摩擦焊接头上取一试样，经过环氧树脂镶样、粗磨、精磨，抛光后在金相显微镜下观测，如可以看出，焊接面结合良好，无微观未焊合缺陷。惯性摩擦焊接头未腐蚀金相照片 北京利通佳信金属制品有限公司introduction铝合金端铝合金端 不锈钢端不锈钢端腐蚀后惯性摩擦焊微观组织腐蚀后惯性摩擦焊微观组织 铝合金端的微观组织由三部分组成，靠近结合面附近的细晶区，变铝合金端的微观组织由三部分组成，靠近结合面附近的细晶区，变形晶
9、区和母材。不锈钢端由于摩擦温度较低，温度未达到其动态再结晶形晶区和母材。不锈钢端由于摩擦温度较低，温度未达到其动态再结晶区间，故其微观组织与母材大体相同，退伙组织中含有大量的孪晶组织。区间，故其微观组织与母材大体相同，退伙组织中含有大量的孪晶组织。北京利通佳信金属制品有限公司DN100外缘外缘100X北京利通佳信金属制品有限公司DN100内部内部100X北京利通佳信金属制品有限公司DN100内缘内缘100X北京利通佳信金属制品有限公司DN1001000X北京利通佳信金属制品有限公司DN100结合面成分分析结合面成分分析北京利通佳信金属制品有限公司DN250外缘外缘100X北京利通佳信金属制品有
10、限公司DN250内部内部100X北京利通佳信金属制品有限公司DN250内缘内缘100X北京利通佳信金属制品有限公司DN250500X北京利通佳信金属制品有限公司DN250结合面成分分析结合面成分分析北京利通佳信金属制品有限公司introduction 采用优化后的工艺参数进行采用优化后的工艺参数进行304304和和50835083惯性摩擦焊接，并按照管状焊接惯性摩擦焊接，并按照管状焊接工件力学性能取样规则进行取样，进行力学性能试样加工，进行常温和低工件力学性能取样规则进行取样，进行力学性能试样加工，进行常温和低温力学性能测试。温力学性能测试。北京利通佳信金属制品有限公司introduction
11、北京利通佳信金属制品有限公司introduction 为了检验铝和不为了检验铝和不锈钢惯性摩擦焊过渡接锈钢惯性摩擦焊过渡接头承受冷热冲击的能力，头承受冷热冲击的能力，在在77k77k与室温之间进行与室温之间进行冷热冲击，冷热冲击完冷热冲击，冷热冲击完后的试样进行低温拉伸后的试样进行低温拉伸试验，试验过程和结果试验，试验过程和结果如下，可以看出铝和不如下，可以看出铝和不锈钢接头有良好的抗冷锈钢接头有良好的抗冷热冲击能力。热冲击能力。北京利通佳信金属制品有限公司introduction力力 学学 试试 验验 报报 告告报告编号：报告编号：第第 1 1 页页 共共 1 1 页页委托单位委托单位:北京
12、航空制造工程研究所北京航空制造工程研究所 试验单位试验单位:北京工业大学北京工业大学 北京高校强度检测所北京高校强度检测所试验项目：拉伸试验试验项目：拉伸试验试验标准：试验标准：试样名称：摩擦焊接圆管拉伸试样试样名称：摩擦焊接圆管拉伸试样试验时间：试验时间：2008.12.272008.12.27序序号号材料型材料型号号试件编试件编号号试样截试样截面公称面公称尺寸尺寸(mm)(mm)试验温试验温度度破坏拉破坏拉力力kNkN1 160605 5室温室温189 189 219MPa219MPa以以下下空空白白北京利通佳信金属制品有限公司introduction北京工业大学北京工业大学 北京高校强度
13、检测所北京高校强度检测所力力 学学 试试 验验 报报 告告报告编号：报告编号：第第 1 1 页页 共共 1 1 页页委托单位委托单位:北京航空制造工程研究所北京航空制造工程研究所 试验单位试验单位:北京工业大学北京工业大学 北京高校强度检测所北京高校强度检测所试验项目：扭转试验试验项目：扭转试验试验标准：试验标准：试样名称：摩擦焊接圆管扭转试样试样名称：摩擦焊接圆管扭转试样试验时间：试验时间：2008.12.292008.12.29序序号号材料材料型号型号试件试件编号编号试样截面试样截面公称尺寸公称尺寸(mm)(mm)试试验验温温度度破坏破坏扭矩扭矩NmNm1 152521 1室室温温529
14、529 以以下下空空白白北京利通佳信金属制品有限公司introduction北京工业大学北京工业大学 北京高校强度检测所北京高校强度检测所力力 学学 试试 验验 报报 告告报告编号：报告编号：第第 1 1 页页 共共 1 1 页页委托单位委托单位:北京航空制造工程研究所北京航空制造工程研究所 试验单位试验单位:北京工业大学北京工业大学 北京高校强度检测所北京高校强度检测所试验项目：压缩试验试验项目：压缩试验试验标准：试验标准：试样名称：摩擦焊接圆管压缩试样试样名称：摩擦焊接圆管压缩试样试验时间：试验时间：2008.12.272008.12.27序序号号材料型材料型号号试件编试件编号号试样截试样
15、截面公称面公称尺寸尺寸(mm)(mm)试验温试验温度度破坏压破坏压力力kNkN1 160605 5室温室温279 279 以以下下空空白白北京利通佳信金属制品有限公司introduction北京利通佳信金属制品有限公司D150拉伸试验拉伸试验introduction在优化的工艺参数上惯性摩擦焊接铝和不锈钢过渡接头，进行气密和爆破测试。在优化的工艺参数上惯性摩擦焊接铝和不锈钢过渡接头，进行气密和爆破测试。DN100DN40北京利通佳信金属制品有限公司introductionDN150DN250北京利通佳信金属制品有限公司introduction北京利通佳信金属制品有限公司北京利通佳信金属制品有限
16、公司D400爆破试验爆破试验introduction 在在DN140DN140不锈钢端焊接不锈钢液压堵头，焊接道次为两道焊。焊接电流，不锈钢端焊接不锈钢液压堵头，焊接道次为两道焊。焊接电流，第一道第一道210A210A，第二道为，第二道为165A165A，采用，采用HG-2512HG-2512型袖珍数字式温度计进行温度型袖珍数字式温度计进行温度测量。测量。焊接道次测温位置TIG焊缝边缘铝和不锈钢接头处第一道35552第二道32485北京利通佳信金属制品有限公司introduction 在在DN150DN150铝合金端焊接铝合金液压堵头，铝合金端焊接铝合金液压堵头，焊接道次为两道焊。焊接电流，第
17、一道焊接道次为两道焊。焊接电流，第一道220A220A，第二道为，第二道为240A240A，采用，采用HG-2512HG-2512型袖型袖珍数字式温度计进行温度测量。焊接时，珍数字式温度计进行温度测量。焊接时，在施焊端和铝合金端包裹多层湿毛巾，在在施焊端和铝合金端包裹多层湿毛巾，在焊接过程中不断地添加水以降低焊接过程焊接过程中不断地添加水以降低焊接过程中铝和不锈钢接头处温度。中铝和不锈钢接头处温度。焊接道次测温位置TIG焊缝边缘铝和不锈钢接头处第一道9587第二道130100北京利通佳信金属制品有限公司introduction 为了检验铝和不锈钢惯性摩擦焊过渡接头抗击液压疲劳的能力，采用航为了
18、检验铝和不锈钢惯性摩擦焊过渡接头抗击液压疲劳的能力，采用航天关于液压管件疲劳载荷的相关标准，结合天关于液压管件疲劳载荷的相关标准，结合DN150DN150使用条件，对使用条件，对DN150DN150型过渡型过渡接头进行了液压疲劳测试，其载荷谱如图所示，基值压力为接头进行了液压疲劳测试，其载荷谱如图所示，基值压力为10MPa10MPa，幅值为，幅值为2MPa2MPa，试验周期为，试验周期为100100个循环。个循环。北京利通佳信金属制品有限公司introduction 经过经过100100个循环测试后个循环测试后DN150DN150过渡接头未失效，又对该接头进行了极限爆过渡接头未失效，又对该接头
19、进行了极限爆破压力测试，当压力增加到破压力测试，当压力增加到23MPa23MPa时，铝合金堵头时，铝合金堵头TIGTIG焊缝出现裂纹，铝和不锈焊缝出现裂纹，铝和不锈钢惯性摩擦焊接头处未见裂纹。钢惯性摩擦焊接头处未见裂纹。北京利通佳信金属制品有限公司introduction北京利通佳信金属制品有限公司水压试验设备水压试验设备introduction北京利通佳信金属制品有限公司产品加工流程图产品加工流程图introduction主要内容l惯性摩擦焊简介l北京利通佳信金属制品有限公司简介l开发的惯性摩擦焊系列产品l铝和不锈钢过渡惯性摩擦接头性能试验l已开发的铝和不锈钢系列接头l铝和不锈钢惯性摩擦焊接
20、头工程应用北京利通佳信金属制品有限公司introduction北京利通佳信金属制品有限公司已开发铝和不锈钢过渡接头型号规格已开发铝和不锈钢过渡接头型号规格introduction北京利通佳信金属制品有限公司型号型号材质材质ABCDLMN备注备注不锈钢不锈钢铝合金铝合金DN20DN20304L5083或或5052352525201106540实际尺实际尺寸可以寸可以根据用根据用户要求户要求设计加设计加工工DN25DN25403333251106540DN30DN30503838301106540DN40DN40605050401106540DN50DN50706058501307550DN60D
21、N60807068601307550DN80DN801159089801508560DN100DN1001301141081001709570DN120DN1201601411331201709570DN150DN15019016815915020011080DN200DN200235220219200220130100DN250DN250290273262250220130100DN300DN300340325320300220130100DN400DN400440430420400220130100introduction北京利通佳信金属制品有限公司型号型号1 11.61.63.23.24
22、.04.06.46.41010备注备注DN20DN20可用于可用于多种介多种介质的空质的空分和液分和液化天然化天然气设备气设备DN25DN25DN30DN30DN40DN40DN50DN50DN60DN60DN80DN80DN100DN100DN120DN120DN150DN150DN200DN200DN250DN250DN300DN300DN400DN400铝和不锈钢过渡接头设计压力等级及介质铝和不锈钢过渡接头设计压力等级及介质MPaintroduction主要内容l惯性摩擦焊简介l北京航空制造工程研究所简介l开发的惯性摩擦焊系列产品l铝和不锈钢过渡惯性摩擦接头性能试验l已开发的铝和不锈钢系列接头l铝和不锈钢惯性摩擦焊接头工程应用北京利通佳信金属制品有限公司introduction宁夏宁夏3030万吨液化天然气项目万吨液化天然气项目 越南空分项目越南空分项目北京利通佳信金属制品有限公司introduction世林化工世林化工 沙特空分沙特空分北京利通佳信金属制品有限公司introductionDN400 DN400 杭州富士达杭州富士达北京利通佳信金属制品有限公司introduction谢谢，请各位专家指正！谢谢，请各位专家指正！北京利通佳信金属制品有限公司