本发明提供了基于摩擦柱塞焊的深孔结构修复方法及应用的塞棒。该修复方法包括：对孔类结构的内部损伤处进行去除并加工塞孔；获取塞棒，并将塞棒安装于摩擦塞补焊设备的输出端；塞棒旋转并下降进入到塞孔内部，塞棒的底面与塞孔的底部接触并摩擦，随着塞棒不断向下进给，塞棒接触面不断转变为可流动的热塑性材料并填充于塞棒与塞孔之间，摩擦塞补焊设备停转并持续向塞棒施加向下的顶锻压力从而形成固相连接的焊缝；在焊缝的位置重新加工深孔结构。本发明采用摩擦柱塞焊工艺，通过固相连接的方式，修复内部损伤的孔类结构，可以增强孔类结构的力学性能，延长使用寿命，适用于多种孔类结构，特别适用于深孔类结构。2100433B

(1)塞焊孔时母材厚度大, 强磁场造成焊接电弧磁偏吹, 表面张力受空间拘束, 重力的作用难以使熔渣析出熔化金属的表面, 熔渣不易清除, 孔的母材与焊接金属不能形成良好的熔合。

(2)塞焊孔时层间及其底部周边形成了夹渣、气孔和未熔合等危害性缺陷。

(3)塞焊孔后的淬硬倾向大, 近表面和表面易产生裂纹, 残余应力过大。

塞焊孔时, 若采用在孔的中间加垫的塞焊工艺方法, 使垫板将中厚板分隔成薄中板, 改善手工电弧焊和CO2 气体保护焊的施焊条件,使电弧吹力、熔渣重力的作用得以发挥, 有效地使熔渣析出熔化金属的表面, 提高孔塞焊质量和劳动效率, 降低生产成本和劳动强度, 以δ=60mm 的钢板为例, 介绍该方法。

1.用与母材材质相同的材料, 加工成小于孔径0. 5mm、厚度2mm 的圆形垫片, 以工件的形式点置于母材孔的中间或偏中间。

2.第一面的焊接。

1)封底前预热150℃。

2)手工电弧焊选用小直径焊条, 小电流强度;CO2 气体保护焊采用小电流, 高电压封底层;焊条与孔边成80 ～ 85°倾角, 融合孔垫与母材1mm。

3)选用大直径焊条, 大电流强度, 从孔垫中心引弧至孔边, 短弧, 环绕匀速操作;CO2气体保护焊选用大电流, 低电压环绕孔周边匀速施焊;施焊过程中, 层间温度控制在250℃, 防止温度过高产生气泡。

4)熔敷金属接近表面时停止焊接, 清除熔渣及飞溅, 锤击去应力, 降低层间温度, 稍后进行盖面, 息弧于孔中心, 快速点焊数次以填满弧坑, 盖面后的高度应高于母材表面。塞焊孔完成后, 覆盖保温材料,缓冷至常温后, PT 着色检测合格后, 进行第二面塞焊。

3.第二面的焊接。

1)第二面的焊接操作与第一面焊接操作的第3), 4)相同。

2)以上操作完成后, 进行超声波(UT)无损检测 。

对于孔的大小，《钢结构焊接规范》GB50661-2011中5.4.1条作了如下规定：

1、塞焊焊缝的最小中心间隔应为孔径的4倍；

2、塞焊孔的最小直径不得小于开孔板厚度加8mm，最大直径应为最小直径加3mm，或为开孔件厚度的2.25倍，并取两值中的较大者。2100433B