任俊学，戴浩杰

（200093 上海市 上海理工大学 机械工程学院）

0 引言

采用先进的制造连接工艺是实现轻量化的途径之一。摩擦焊接作为一种固相焊接方法，具有优异的焊接接头性能，广泛应用于航空航天、石油开采、汽车制造等领域[1-2]。汽车转向器是转向系统的核心部件，齿轮齿条转向器由于结构简单、逆效率合理，在汽车上得到了广泛应用[3]。齿轮齿条转向器的核心是转向齿轮和齿条，通常齿条采用优质碳钢或合金棒材制作，通过调质处理、制齿、齿部热处理、校直、表面抛光的加工流程制作而成[4]。齿条在工作时，杆部负责传递转向拉压力，受轴向力和小部分弯矩作用，应力较小，具有很大的轻量化潜力。通过把齿条部分材料换成空心管，采用摩擦焊接工艺与实心棒材连接，可以达到轻量化效果并降低转向器生产成本。

本文采用两种不同的焊接工艺参数焊接2 类接头样件，通过显微硬度试验、疲劳试验及断裂位置金相观察试验，比较2 种焊接工艺的微观组织差异和接头疲劳性能的好坏，研究焊接参数对焊接接头质量的影响，为轻量化齿条制造选取合适的焊接参数。

1 试验材料及方法

1.1 试验材料

1.1.1 材料属性及工艺参数

本文中焊接原材料为S45SC 棒材和E355 无缝钢管，其化学成分和物理性能如表1 和表2 所示。原材料的尺寸参数为：棒材直径26.0 mm，管材外径26.0 mm，内径16.5 mm。研究采用国产C-20 型号连续驱动摩擦焊机，可焊接直径12～34 mm 的样件。样件焊接采用两种焊接规范，其相关参数如表3 所示。……