[发明专利]摩擦焊接方法

说明书

摩擦焊接方法包括：对第一和第二金属构件施加轴向力，以便迫使构件在其间的接触面处彼此抵靠，同时使两个构件相对于彼此以周期运动进行摆动，以便在接触面处产生摩擦和热；快速地停止周期运动；以及在轴向力中施加尖峰，以完成第一和第二构件之间的焊接。

背景技术

本发明大体上涉及焊接，且更具体地涉及用于摩擦焊接的方法。

在整体式叶片盘(有时被称为BLISK)的制造或维修中已知构件(诸如，将燃气涡轮发动机叶片)到转子的摩擦焊接。整体式叶片盘是在其周缘上附接或承载有大量叶片而形成一体式结构或构件的盘或轮。该同一技术还可用于将叶片附接到燃气涡轮发动机的多级一体式鼓形转子。在常规的转子组件中，叶片通过互锁燕尾榫附接方法而附接到盘或轮。在整体式叶片盘和鼓中，叶片与盘或鼓整体地形成和机加工，或叶片被焊接或以其它方式结合到盘或鼓上。将被结合在一起的构件由于来回的平移运动而彼此线性地或平移地进行摩擦，使得在其接触面处，通过摩擦而产生足以实现焊接的热。随后，施加轴向焊接力，以用稳定的力推动构件，以促进更好的焊接。

在现有技术中，对摩擦焊接机控制进行调整，以防止焊接在调节、焊穿以及锻造操作阶段期间低于或超过期望的设定点。虽然这种调整在焊接期间提供均匀的镦粗率和可预测的总镦粗，但也可制约锻造轴向力的施加速率和量。结果，可减小机器所施加的水平位移速率和压缩力。

虽然现有技术的摩擦焊接方法在使用相同类型的材料时运作良好，但测试已表明，如果在焊接的锻造阶段期间摆动器活动中断时，并未施加不足的位移速率和/或压缩力，则异种合金的某些组合易于出现缺陷。测试同样地已表明，在调节和焊穿阶段期间的摆动器的频率和振幅以及锻造阶段期间的摆动器衰减的速率可对锻造阶段期间的镦粗率产生影响，这可对焊接质量产生影响。

发明内容

通过一种摩擦焊接方法而解决该问题，该方法使用快速摆动衰减与轴向力中的尖峰相结合来实现双合金焊接。

根据本文所描述的技术的一个方面，摩擦焊接方法包括： 对第一和第二金属构件施加轴向力，以便迫使构件在其间的接触面处彼此抵靠，同时使两个构件以周期运动相对于彼此摆动，以便在接触面处产生摩擦和热；快速地停止周期运动；以及在轴向力中施加尖峰，以完成第一和第二构件之间的焊接。

根据本文中所描述的技术的另一方面，将叶片摩擦焊接到转子的方法包括：施加轴向力，以在其间的接触面处使叶片的翼型件端头(stub)压靠转子的转子端头；使叶片相对于转子端头而以周期运动摆动，以在接触面处产生摩擦和热；以及快速地停止摆动，且在轴向力中施加尖峰，以完成叶片与转子之间的焊接。

技术方案1. 一种摩擦焊接方法，包括：

对第一和第二金属构件施加轴向力，以便迫使所述构件在其间的接触面处彼此抵靠，同时使两个所述构件相对于彼此以周期运动进行摆动，以便在所述接触面处产生摩擦和热；

快速地停止所述周期运动；以及

在所述轴向力中施加尖峰，以完成所述第一和第二构件之间的焊接。

技术方案2. 根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述摆动在不到0.2秒内停止。

技术方案3. 根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述摆动在不到0.025秒内停止。

技术方案4. 根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述摆动在不到0.0125秒内停止。

技术方案5. 根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述轴向力中的所述尖峰在停止所述摆动的几乎同时出现。

技术方案6. 根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述轴向力中的所述尖峰在不到大约0.2秒内被施加。

技术方案7. 根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述轴向力中的所述尖峰在不到大约0.05秒内被施加。