摩擦焊接-解决泵轴制造的挑战

今天挑战材料价格与泵轴制造中的性能变得更加强硬，每次价格都会增加原料。亚博网站下载摩擦焊接作为降低成本的一种方式是设计工程和新产品开发的可行选择。本文提供了一些关于泵轴制造的摩擦焊接背景。

摩擦焊接的过程

尽管术语“焊接”用于定义摩擦焊接过程，但由于没有涉及填充材料，它不会与传统焊接不相似。相反，两个部件以受控的转速一起摩擦，这会产生摩擦和热量，允许两个部件到达塑料状态并一起锻炼成键合。摩擦焊接涉及使用非常独特的技术，包括艺术监测控制的状态。这一过程在整个行业的大型OEM广泛使用。

摩擦焊接对泵轴制造商的好处

摩擦焊接使泵制造商能够使用复合材料，而不是一个轴，促进更容易选择最好的材料，以适应任何应用，减少对原材料成本的关注。亚博网站下载从本质上说，这在选择最佳材料时创造了一个更好的平衡，而又没有沉重的价格标签。

摩擦焊接成本与绩效标准

在不牺牲性能的前提下，实现了耐磨或耐腐蚀、操作负载的机械强度、fda规定的卫生特性等成本与性能标准。考虑到目前常用的不锈钢和高镍合金每磅成本为4.00美元至34.00美元，由于60%的轴可以用低成本材料替换，几乎任亚博网站下载何尺寸和数量的轴都可以显著节省成本。

干端与湿端轴的考虑

泵轴有两个不同的端部，干端和湿端。干端是密封的，并被封装在壳体内(通常在油中)，而湿端在泵外壳外——与应用程序接触。在给定的应用中，干端起的作用较小，所以如果有足够的强度，可以使用低成本的材料，如低碳钢，用于轴的这部分。亚博网站下载相反，轴的湿端是“橡胶与道路”由于其直接接触的外部，环境条件的具体应用。这是关键需求所在，而且通常需要昂贵得多的外来高镍合金，如哈氏合金和高强度不锈钢。

复合轴摩擦焊的成本节约特征

通过构造具有诸如轴不太临界的干燥端的典型三分之二的复合轴来实现成本节约，以低成本钢更换。考虑到镍基材料价格波动和附加费的当前挑战（通常超过材料的基本成本），这些储蓄可能是OEM的实质性，同时促进最终产品的重大成本和利润稳定性。亚博网站下载

摩擦焊接设备的选择app亚博体育

通过正确选择两种用于干湿端的材料，通常可以满足或超过原料的强度性质亚博网站下载。通过监控和视觉绘制在焊接过程中和焊接后的超声波检查程序的关闭状态，通过非常强大的过程确保一致的焊接接头完整性。生产控制在焊接期间监测RPM，轴向载荷和材料的位移。在内部质量控制之外，成品零件经常运送到认可的实验室，用于冶金评估和/或包括扭转，拉伸和正常弯曲测试，在特定应用中，针对特定的应用。零件通常用于远超过预期应用的负载。

摩擦焊接的冶金完整性

斯托克技术公司冶金工程经理克雷格·布朗对摩擦焊接接头进行了广泛的分析。将摩擦焊接与传统焊接接头进行比较，Brown指出:“一般来说，热影响区(HAZ)比包含填充材料的传统焊接的热影响区(HAZ)更宽更窄。热影响区力学性能与母材相似，但取决于焊接时达到的温度、冷却速度和焊后热处理，这三者都会改变焊接性能。如果所有的控制都正确，焊缝将具有必要的完整性。”根据布朗理论，成功的摩擦焊接将没有孔隙，缺乏熔合，和氧化物夹杂。如果做得好，这些人都不会出现。在极少数情况下，你可能会看到非常细的氧化物分散在接缝的中心。

与摩擦焊接相关的风险和挑战

主要的风险和挑战是焊接界面的温度控制。如果温度过低，材料之间的键合就会很差。亚博网站下载如果太热，焊缝可能会变脆，并且(取决于合金含量)可能会发生开裂。主要的挑战是评估焊缝表面以下的质量，这就是为什么超声波检测是如此重要。

关键材料的考虑

在轴的湿侧，根据具体的应用情况，通常使用各种不锈钢和镍基合金。例如，304不锈钢，316不锈钢，或174 PH不锈钢也可以结合在摩擦焊接更高的机械性能，提供了强度和耐腐蚀之间的平衡。在泵轴的干燥方面，选择几乎是无穷无尽的。如果需要的话，可以使用中低碳钢，以及在这一端的不锈钢。

亚博网站下载焊接完整性低的材料

即使在这一端使用不锈钢，成本也经常降低。就焊接完整性而言，由于添加较高的硫或铅会在焊接过程中产生并发症，需要避免再磷化和再硫化含量的1100和1200系列碳素钢(通常为提高可加工性而制造)。虽然这些材料可以焊接，但机械强亚博网站下载度不能保证，但仍可能在客户应用所需的范围内。许多替代方案存在，以避免这种复杂情况，而新的焊接发展使用外来组合不断被设计出巨大的成功。

可制造性优势与摩擦焊接

当使用摩擦焊接时，除了材料成本之外，还有更多的选择。亚博网站下载在为泵应用设计解决方案时，泵制造商可以更广泛地考虑材料性能，如强度和耐腐蚀性。在干端，特定的耐磨性、使用寿命、相关的疲劳，以及轴将承受的载荷类型，都是理想材料更容易集成到解决方案中的重要因素。亚博网站下载摩擦焊接也可以实现可制造性方面的好处。轴可以设计为最佳的可制造性和可加工性，显著减少机械加工劳动。

用摩擦焊接减少材料成本

这可以通过更快的进料和速度来降低易腐油管的成本，易腐工具的寿命更长，机器的正常运行时间更长，现有设备的运行时间更快，从而提高产量。app亚博体育有时，通过购买制造商在昂贵的机床和电池上增加15%到20%的产能，可以节省15%到20%的成本。对于泵轴的任何选定毛坯，在尺寸、类型、长度和配置方面都有很多机会，包括使用两种不同的轴直径。

摩擦焊接和成本节约

根据一项应用的细节，在考虑到焊接成本后，使用摩擦焊接可以节省多达50%到60%的原材料成本。例如，直径2.5英寸的高强度合金轴的材料重量为16或17磅，3英尺的轴的重量约为45至50磅。按每磅5美元的价格计算，这条轴的价格大概在200美元左右。如果摩擦焊接可以允许更换大约三分之二或2英尺的轴的干端较低的成本(也许$。每磅60美元)的碳钢材料，这个轴可能要花费125美元左右。

总结

虽然摩擦焊接是50多年来的可行选择，但它仍然是制造最好的保守秘密之一。具体到今天对高强度，基于镍材料的成本挑战，摩擦焊接能力替代较大的这种昂贵材料的昂贵百分比而不会丧失力量或结构完整性是对成本意识的食品加工亚博网站下载OEM的强烈考虑。它是最经济的焊接工艺之一，可提供更高的设计灵活性，优异的实力和显着节省成本。

本资料来源于美国摩擦焊接公司提供的材料，并经审查和改编。亚博网站下载

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