【国家标准】 金属材料的旋转摩擦焊

ICS_25.160.10
cCs 33
中华人民共和国国家标准　
GB/T43754—2024
金属材料的旋转摩擦焊
Rotary friction welding of metallic materials(ISO 15620:2019,WeldingFriction welding of metallic materials,MOD)2024-03-15发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2024-10-01 实施
GB/T437542024
规范性引用文件
术语和定义
质量要求
焊接工艺规程
焊接工艺评定
8焊接人员.
附录A（资料性）本文件与ISO15620:2019结构编号对照情况附录B（资料性）本文件与ISO15620:2019技术性差异及其原因附录C（资料性）旋转摩擦焊参数之间的关系附录D（资料性）旋转摩擦焊材料组合附录E（资料性）质量保证指南
附录F（资料性）检验与试验
附录G（资料性）制造商旋转摩擦焊工艺规程（WPS)附录H（资料性）旋转摩擦焊接头特征附录I（资料性）焊接工艺评定报告（WPQR）参考文献
GB/T43754—2024
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件修改采用IS015620:2019《焊接金属材料的摩擦焊》。本文件与IS015620:2019相比，在结构上有较多调整，两个文件之间的结构编号变化对照一览表见附录A。
本文什与IS015620:2019相比，存在较多技术性差异，在所涉及的条款的外侧页边空白位置用垂直单线(1)进行了标示。这些技术性差异及其原因一览表见附录B。本文件做了下列编缉性改动：
a）将标准名称由《焊接金属材料的摩擦焊》修改为《金属材料的旋转摩擦焊》；b）对原文图2连续驱动摩擦焊参数关系示意图进行了修正，增加了横纵坐标轴；c）将原文4.1.3第一段与图3(本文件为图4)中的“惯量”一词改为“惯性盘”；d）6.2中增加引导语“制造商信息包括以下内容”；e)6.3.2中增加引导语“工件情况包括以下内容”；6.5中增加引导语“焊接接头情况包括以下内容”：f)
增加了图8中t与D的图注，以及数字25的单位（见图8）；h)
将7.2.5.1中原文表3外的注解移至表3内作为表注；增加了本文件与IS015620—2019结构编号对照情况（附录A）与本文件与IS015620—2019i）
技术性差异及其原因(附录B);
附录D中表格增加表格标识与表标题，表格内容第一行第一栏增加表头，表格最后一行中“”符号改为文字“空白栏”；将原文表D.1（见表E.1）下的注1更改为注1、注2；k)
删除了原文的附录B；
将表E.1中的第六列与第七列内容进行了同义替换，以适应我国技术要求；删除了原文件E.1.3中的第二段内容；n)
对附录F中引用的国际文件用资料性引用的国家标准进行了替换，具体如下：o
用修改采用国际标准的GB/T32259代替了IS017637（见F.1.2)；一用修改采用国际标准的GB/T26953代替了IS023277（见F.1.4)；用修改采用国际标准的GB/T26951代替了IS017638（见F.1.5)；用等同采用国际标准的GB/T41115代替了IS010863（见F.1.7);—用修改采用国际标准的GB/T40733代替了IS013588（见F.1.7);一一用修改采用国际标准的GB/T11345代替了IS017640（见F.1.7)。p）附录F中将F.1.6中涡流检测标准从ISO 3452.1改为GB/T26954,以符合我国技术要求。附录G与附录I中增加了格式使用说明。q
表H.1中，在“双飞边”所对应的解决方法一栏中增加“调整焊接参数”；在“双飞边II”所对)
应的常用检测方法一栏中增加“目视检测”，增加标准完整性。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由全国焊接标准化技术委员会(SAC/TC55)提出并归口。本文件起草单位：中国机械总院集团哈尔滨焊接研究所有限公司、中车唐山机车车辆有限公司、黑GB/T43754—2024
龙江科技大学、福建省工业设备安装有限公司、浙江鸿昌铝业有限公司、江苏省特种设备安全监督检验研究院、辽宁煤机装备制造（集团)有限责任公司、浙江国检检测技术股份有限公司、中国科学院金属研究所、中国中车长春轨道客车股份有限公司、机械工业上海蓝业石化设备检测所有限公司、江苏华昌铝厂有限公司、成都润博科技有限公司、中国建筑第二工程局有限公司。本文件主要起草人：张春波、魏绍鹏、朱艳、钮旭晶、周军、杨玉亭、管凌峰、田志平、陈志刚、秦丰、苏文娟、姜云禄、张欣盟、田利、张挺、韩春艳、周明军、王雄。I
1范围
金属材料的旋转摩擦焊
GB/T43754—2024
本文件规定了金属材料的旋转摩擦焊的术语和定义、焊接方法、质量要求、焊接工艺规程、焊接工艺评定和焊接人员。
本文件适用于金属材料的旋转摩擦焊。规范性引用文件
本文件没有规范性引用文件。
术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。3.1
Jaxialforce
轴向力
在被焊工件轴向施加的力。
摩擦变形量
量burn-offlength
工件金属在摩擦阶段的轴向缩短长度，3.3
component
待焊接的单个零部件个体。
工件制动
component induced braking
由于两个工件间界面摩擦而导致的旋转速度降低3.5
接合面
ifayingsurface
工件之间接触并形成接头的界面。3.6
顶锻力
forgeforce
在两工件相对运动停止过程中或停止后垂直于接合面施加的力。3.7
量forgeburn-offlength
顶锻变形量
在施加顶锻力时工件总长度的缩短值。3.8
顶锻阶段
forgephase
从顶锻力施加开始到结束之间的间隔。3.9
顶锻压力
forgepressure
由于施加轴向顶锻力而在接合面上产生的单位面积上的力。GB/T
43754—2024
可forgetime
顶锻时间
顶锻力施加在工件上的持续时间。摩擦力
friction
在工件发生相对运动时垂直施加在接合面上的力。摩擦阶段
friction
在旋转摩擦焊接循环中，通过相对运动和工件之间的摩擦力产生焊接所需热量的时间间隔。注：即从工件接触到减速开始之间的过程。3.13
摩擦压力
friction pressure
在旋转摩擦焊的加热过程中，向接头接触面上施加的轴向压力。3.14
摩擦时间
friction
工件在指定旋转速度与摩擦力下发生相对运动的时间。3.15
焊接界面
interface
在焊接过程结束后由接合面演化而成的接触区域。3.16
旋转速度
rotational
焊接过程中旋转端工件的转动速度。3.17
伸出长度
stick-out
工件从夹具或卡盘中向对侧工件伸出的距离。3.18
减速阶段
deceleration
旋转摩擦焊循环过程中从工件减速开始到运动停止之间的过程。3.19
decelerationtime
减速时间
工件从摩擦速度降低到运动停止所需的时间。3.20
总变形量
totallengthloss
旋转摩擦焊过程导致的工件长度缩短。注：摩擦变形量与顶锻变形量之和。3.21
焊接循环
weldingcycle
设备完成焊接后又返回初始位置的连续工作过程。注：不包括工件的搬运和装卡过程。3.22
焊件weldment
两个或多个被焊在一起的工件。2
4焊接
4.1焊接方法
4.1.1焊接方法分类
4.1.1.1按焊接能量供给方式分类旋转摩擦焊按焊接能量供给方式分类见表1表1旋转摩擦焊分类(按焊接能量供给方式）类型
连续驱动式
焊接能量由一个无限可持续的能量源以预设的时间持续提供
4.1.1.2按工件相对运动方式分类储能(惯性)式
焊接能量由储存在旋转系统或流体系统中的动能提供
按工件相对运动方式，旋转摩擦焊（见图1)可以按如下方式分类：GB/T43754—2024
复合式
焊接能量供给方式同时结合了连续驱动式与储能式中的部分特征旋转端工件与另一端的直线运动工件焊接［见图la]，即固定机头式旋转摩擦焊机；旋转端工件旋转并同时向另一端静止的工件进行直线运动（见图1b)]，擦焊机；
两端工件同时向中间处于静止工件进行旋转和直线运动[见图1c]，即滑动机头式旋转摩
即双头旋转摩擦焊机：
处于中间的工件旋转，两端工件同时向中间工件进行直线运动[见图1d]。KIA
4.1.2连续驱动摩擦焊
图1旋转摩擦焊分类(按工件相对运动方式）焊接能量是在预设的转速下以连续驱动方式提供（见图2与图3）。标引序号说明：
驱动电机；
制动装置：
旋转卡盘；
固定卡盘；
旋转工件：
固定工件：
顶锻油缸。
连续驱动摩擦焊示意图
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标引序号说明：
轴向力；
-轴向位移；
旋转速度；
摩擦阶段；
摩擦力；
减速阶段；此内容来自标准下载网
顶锻阶段；
顶锻力；
摩擦变形量：
摩擦时间；
减速时间；
顶锻时间；
顶锻变形量：
总变形量。
图3连续驱动摩擦焊参数关系示意图驱动轴或以预设的速度减速，或通过外部制动，或通过工件制动停止。主要焊接参数之间的关系见附录C，主要焊接参数如下：
旋转速度；
预设的摩擦力；
一摩擦时间或摩擦变形量：
一预设的顶锻力；
顶锻时间；
减速时间和顶锻延迟。
注：外部制动是由于外部因素导致的旋转速度降低。4.1.3
惯性摩擦焊
在旋转摩擦焊过程中，工件制动作用消耗了储存在惯性盘中的能量（见图4与图5）。标引序号说明：
1-—驱动电机；
一惯性盘(可更换)；
3—旋转卡盘；
4一一固定卡盘；
5——旋转工件；
6——固定工件；
7顶锻油缸。
标引序号说明：：
1—轴向力：
轴向位移；
旋转速度；
摩擦阶段；
5-——摩擦力；
一项锻阶段；
顶锻力；
总变形量；
摩擦时间；
顶锻时间。
图4惯性摩擦焊示意图
图5惯性摩擦焊参数关系示意图
GB/T 43754—2024
43754—2024
主要焊接参数之间的关系见附录C，主要焊接参数如下所示：旋转速度；
惯量；
预设的摩擦力；
—一预设的顶锻力。
4.2材料与材料匹配
适用材料
可以进行旋转摩擦焊的材料组合见附录D。注：附录D是根据实际试焊经验所编制。工件在特定几何形状下存在更多的材料与材料组合可以进行旋转摩擦焊接。
影响焊接质量的材料因素
以下因素可能影响焊接质量：
母材中非金属夹杂物的数量、分布和形状；一在焊缝中形成了金属间化合物；一一在焊缝中形成了低熔点相；母材孔隙率；
一一硬化材料在焊接中受热发生了软化；—一热影响区硬化；
一母材中的氢元素含量。
以上部分问题能通过严格选择焊接参数或采用焊后热处理的方式来解决。4.3
焊接设备
4.3.1总则
旋转摩擦焊对位置不敏感，能够在任何平面上进行。为确保焊接精确度和焊接可重复生产，焊机使用环境场合决定了旋转摩擦焊机的设计与制造。水平连续驱动摩擦焊机设备示意图如图6所示。6
标引序号说明：
床身；
主轴箱和制动器：
旋转卡盘-用于旋转端零件；
固定卡盘-用于固定端零件；
移动滑台(拉杆)；
力执行机构；
除飞边单元；
安全罩：
液压泵站(图中未列)；
电器控制柜(图中未列)；
设备控制面板。
图6水平连续驱动摩擦焊机设备示意图GB/T
43754—2024
轴向力、转速和焊接时间的设定取决于实际应用。其他影响焊机设计的参数有摩擦行进速度、摩擦变形量、制动点、顶锻点、扭矩和转动惯量。当设备在工作温度下运行时，宜检查参数的重复性和变化。设备的规格宜与工件相匹配。
设备宜配备自动控制系统，即在工件夹持在夹具中并开始焊接循环后，在不受操作人员干预的情况下进行受控的焊接循环，并至少包含以下操作循环：启动一个工作序列使工件待焊面在设定的转速下开始接触；在加热循环内建立并保持摩擦力和相对旋转速度：一建立并保持所需的顶锻时间和/或顶锻距离，以完成焊接夹具松开工件的过程可能采用自动控制或手动控制，从而完成整个操作循环。2旋转摩擦焊机的附加特性
旋转摩擦焊机可能配备以下装置：上件装置；
卸件装置；
车削单元，用于表面准备、去除表面飞边以及机械加工；一冲切单元，对飞边进行剥离；一用于焊接程序的扩展存储器；
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