焊接达到锻造质量

内卡苏姆工厂现代化的旋转摩擦焊接室

位于内卡苏姆的科本施密特公司是集团公司内钢质活塞生产的示范工厂。莱茵金属汽车集团为高度现代化的钢质活塞预加工生产线使用了创新技术:旋转摩擦焊接工艺。

预加工生产线将所有锻造下游的工序整合在一起,通过该生产线不仅在内卡苏姆工厂提高了加工深度,而且也巩固了内卡苏姆生产基地作为钢质活塞生产全球范围领先工厂的地位。生产线的一大亮点是旋转摩擦焊接室。

摩擦热力替代电弧焊接

这一加工程序,更准确地说所使用的可变转动飞轮摩擦焊接的工序如下:首先将钢质活塞的上部和下部进行切削,下部固定在一个底座内,上部用一个飞轮转轴的夹头夹住。然后对飞轮进行加速,直至其达到预先设计的速度。切断驱动力,两部分工件通过最大压力为100吨的液压缸进行锻压。这一过程中所产生的摩擦对飞轮进行制动,同时将运动能量转化为摩擦热力,热力足够使工件两部分接触面软化。在这一状态下,两部分工件可以牢固地互相连接在一起。除了在汽车工业领域,这样的飞轮摩擦焊接工艺还运用于飞机制造和航天技术领域。

27万只商用车钢质活塞 是每年在内卡苏姆新生产线上可以生产的数量

 

灵活机动的焊接室

在内卡苏姆工厂的这套设备目前仅仅用于钢质活塞的生产制造,生产线也是专门为此铺设的。在活塞的尺寸和设计方面,摩擦焊接室显得灵活机动:可以对直径从80至 200毫米规格的活塞进行焊接。目前制造生产的钢质活塞材质是42CrMo4调质钢或者 38MnVS6微合金钢。但是也可以选用其它的钢材,例如 铬镍铁合金钢。

与传统的焊接工艺相比,无论在生产制造流程中还是在质量上,这一新工艺都带来了更胜一筹的众多优势。例如,焊接时间很短。“在新投入使用的摩擦焊接室内,焊接一只商用车活塞只需60秒”,项目主管克里斯蒂安·沙勒 (Christian Schaller)介绍道。由于材料在这一过程中只是被加热,而不是被融化,造成材料的热影响小,达到连接的质量十分优异。“基本材料没有被融化,因此不会产生形成气孔、凝结缺陷以及气体多孔性或者夹渣的危险,也不会产生人们不愿看到的偏析现象”,沙勒继续介绍这一新工艺的优势“质量达到了锻造的同等水平。”

消除排放影响

如果员工们在自动化程度更高的焊接室附近停留,也会体会到飞轮摩擦焊接的优点:新的工艺通常不需要额外的焊缝金属和焊接气体,不会产生诸如辐射、飞溅和烟雾等造成影响的排放。“我们不需要进行净化处理,因为丝毫不存在有害物质对员工造成的危险”,沙勒解释道,“摩擦焊接工艺不用电弧或者激光,因此避免了任何的一种光辐射风险,这不仅便于员工观察生产流程,而且也消除了可能产生的触摸畏惧。