钢筋预埋件连续驱动摩擦焊接头组织及性能

章中华; 曾凡勇; 肖志威; 谢利平; 薛雅旭; 朱称生

doi:10.7512/j.issn.1001-2303.2023.01.14

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专辑

钢筋预埋件连续驱动摩擦焊接头组织及性能
Microstructure and Mechanical Properties of T-joint of Embedded Parts by Continuous Drive Friction Welding
2023年53卷第1期页码：91-99
收稿：2022-03-22，

修回：2022-11-10，

纸质出版：2023-01-30
DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.01.14
稿件说明：

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章中华，曾凡勇，肖志威，等.钢筋预埋件连续驱动摩擦焊接头组织及性能［J］.电焊机，2023，53（1）：91-99. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.01.14.

ZHANG Zhonghua, ZENG Fanyong, XIAO Zhiwei, et al.Microstructure and Mechanical Properties of T-joint of Embedded Parts by Continuous Drive Friction Welding[J].Electric Welding Machine, 2023, 53(1): 91-99. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.01.14.

摘要

针对核电典型钢筋预埋件手工焊接存在效率低、工作强度大等问题，提出采用连续驱动摩擦焊接方式进行焊接，并对接头的宏观形貌、微观组织和力学性能进行了分析。结果表明：预埋件摩擦焊T形接头因焊接过程散热不均，上部飞边与下部飞边呈不对称分布，钢筋侧金属在焊接过程中发生了明显的流变。通过高倍金相观察和扫描分析，证实了焊缝界面处的“黑线”特征为正常组织而非焊接缺陷；接头焊核区组织发生了动态再结晶，为细小的铁素体+贝氏体，热影响区组织中的碳化物受热作用开始析出。顶锻量可作为衡量接头拉伸质量的参数，当钢筋顶锻量超过19 mm后，接头拉伸合格率可达100%；通过小尺寸拉伸和硬度测试发现，接头最薄弱的区域为母材，影响T形接头断裂位置的指标为焊合率，而焊合率与焊接参数（顶锻量）、焊前清理有关。

Abstract

Continuous drive friction welding method was used for typical embedded steel bars in nuclear power plant

and the macroscopic morphology

microstructure and mechanical properties were analyzed. The results show that the upper and lower flying edges of the T-shaped friction welding joint are asymmetrically distributed due to the uneven heat dissipation during welding process

and the metal of the reinforcement side has obvious strain deformation during welding process. Through high magnification metallographic observation and scanning analysis

it is confirmed that the "black line" at the weld interface is normal metal organization rather than welding defect. Dynamic recrystallization occurrs in the weld nugget zone

which is fine ferrite and bainite

and carbides in the microstructure of the heat affected zone begin to precipitate after heating. The upset forging quantity can be used to measure the tensile quality of the joint. When the upset forging quantity of reinforcement exceeds a certain value

the tensile qualification rate of the joint can reach 100%. Through small-size tensile and hardness tests

it is found that the weakest area of friction weld joint is steel base metal

and the index affecting the fracture position of T-joint is seaming ratio

which is related to welding parameters (upset forging quantity) and pre-welding cleaning.

关键词

Keywords

references

中国中元国际工程有限公司 . 钢筋混凝土结构预埋件：16G362（ GJBT—1396 ）［S］. 北京：中国计划出版社， 2016 .

于增广，谢成利，周创佳，等 . 焊接机器人在钢结构预埋件制造中的应用性研究［J］. 焊接技术， 2018 ， 47 （ 09 ）： 180 - 182 .

YU Z G ， XIE C L ， ZHOU C J ， et al . Research on application of welding robot in fabrication of steel structure embedded parts ［J］. Welding Technology ， 2018 ， 47 （ 09 ）： 180 - 182 .

修延飞，都婧婧，朱跃德，等 . GMAW工艺参数对倾斜位置的穿孔塞焊焊缝成形的影响研究［J］. 电焊机， 2020 ， 50 （ 1 ）： 117 - 120 .

XIU Y F ， DU J J ， ZHU Y D ， et al . Effects of GMAW process parameters on weld formation of piercing plug welding in inclined position ［J］. Electric Welding Machine ， 2020 ， 50 （ 1 ）： 117 - 120 .

李飞，赵玉忠，唐波，等 . 摩擦焊在石油装备制造业中的应用［J］. 机械工人， 2006 （ 6 ）： 38 - 40 .

LI F ， ZHAO Y Z ， TANG B ， et al . Application of friction welding in petroleum equipment manufacturing ［J］. MW Metal Forming ， 2006 （ 6 ）： 38 - 40 .

高建忠，徐斌，许晓锋，等 . 摩擦焊技术在石油管材连接中的应用展望［J］. 石油管材与仪器， 2019 ， 5 （ 06 ）： 1 - 6 .

GAO J Z ， XU B ， XU X F ， et al . Applications of Friction Welding in Jointing of Petroleum Tubular Goods ［J］. Petroleum Tubular Goods & Instruments ， 2019 ， 5 （ 06 ）： 1 - 6 .

狄冰，邓周荣，施炎武，等 . 海底管道水下摩擦螺柱焊焊接工艺研究［J］. 北京石油化工学院学报， 2019 ， 27 （ 4 ）： 34 - 39，58 .

DI B ， DENG Z R ， SHI Y W ， et al . Study of the Welding Technology for Underwater Friction Screw of Submarine Pipelines ［J］. Journal of Beijing Institute of Petrochemical Technology ， 2019 ， 27 （ 4 ）： 34 - 39，58 .

徐亚国，焦向东，周灿丰，等 . 旋转速度对摩擦螺柱焊接头力学性能的影响［J］. 电焊机， 2015 ， 45 （ 02 ）， 23 - 26 .

XU Y G ， JIAO X D ， ZHOU C F ， et al . Influence of rotation speed on mechanical properties of friction stud welding joints ［J］. Electric Welding Machine ， 2015 ， 45 （ 02 ）， 23 - 26 .

Kimura M ， Sano Y ， Kusaka M ， et al . Methods for improving joint strength of friction stud welded AA5083 alloy joints ［J］. Journal of Advanced Joining Process ， 2022 ， 5 ： 1 - 10 .

吕元召，李京龙，李鹏，等 . 旋转摩擦焊接头焊合机理研究［J］. 材料研究学报， 2018 ， 31 （ 4 ）： 261 - 266 .

LV Y Z ， LI J L ， LI P ， et al . Joint Formation Mechanism of Rotary Friction Welding Characterized by Seaming Ratio ［J］. Chinese Journal of Materials Research ， 2018 ， 31 （ 4 ）： 261 - 266 .

曾凡勇，肖志成，郭城湘，等 . 核电钢筋预埋件摩擦焊接工艺研究［J］. 电焊机， 2022 ， 52 （ 10 ）： 114 - 120 .

ZENG F Y ， XIAO Z C ， GUO C X ， et al . Study on Welding Process of Friction Welding of Reinforcement Steel Embedded Parts in Nuclear Power Plant ［J］. Electric Welding Machine ， 2022 ， 52 （ 10 ）： 114 - 120 .

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