專(zhuān)利名稱(chēng)：一種釬料擠壓-返流填充攪拌摩擦焊匙孔的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬焊接技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種釬料擠壓-返流填充攪拌摩擦焊匙孔的方法。
背景技術(shù)：
目前，攪拌摩擦焊匙孔的消除或填補(bǔ)方法主要包括引出法、鉚接法、熔焊填補(bǔ)法、摩擦塞焊法、采用可伸縮式攪拌頭以及采用半消耗性組合攪拌頭的填充式攪拌摩擦塞補(bǔ)焊。張貴鋒等提出了 “一種采用T型填充塊與無(wú)針攪拌頭填充攪拌摩擦焊匙孔的方法”，該方法與其他方法相比有如下優(yōu)點(diǎn)利用T型填充塊力臂大，可旋壓入匙孔的特點(diǎn)，側(cè)壁機(jī)械去膜效果較好。但由于后期填充塊的屈服、攪拌肩對(duì)試樣的機(jī)械攪拌扭轉(zhuǎn)作用隨厚度的增加而遞減、表面減薄量的限制，下半部分的界面致密化效果難以實(shí)現(xiàn)，底部與側(cè)壁下部出現(xiàn)了連續(xù)狀的間隙，導(dǎo)致雖然接頭的抗拉強(qiáng)度值穩(wěn)定，但斷裂位置出現(xiàn)了兩種方式一種在界面，一種在母材，這于實(shí)際利用并不十分理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問(wèn)題在于提供一種釬料擠壓-返流填充攪拌摩擦焊匙孔的方法，克服只采用T型填充塊進(jìn)行全固態(tài)填充時(shí)雖側(cè)壁結(jié)合好但底部和側(cè)壁下部填充不致密的缺點(diǎn)。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種釬料擠壓-返流填充攪拌摩擦焊匙孔的方法，包括以下操作在匙孔中預(yù)置釬料，然后在匙孔內(nèi)加入填充塊，利用無(wú)針攪拌頭旋轉(zhuǎn)、摩擦T型填充塊并下壓，釬料接受傳導(dǎo)熱而熔化；液態(tài)釬料在由匙孔和填充塊組成的密閉環(huán)境內(nèi)，受到填充塊的擠壓和攪拌，液態(tài)釬料被驅(qū)動(dòng)而流動(dòng)，飽滿(mǎn)填充匙孔底部間隙；由于液態(tài)釬料的不可壓縮性，其還沿側(cè)壁界面向上返流，填充側(cè)壁剩余間隙，并溶解側(cè)壁界面；利用液態(tài)釬料同時(shí)實(shí)現(xiàn)側(cè)壁和底部界面的致密化與合金化。進(jìn)一步,包括以下步驟I)將攪拌摩擦焊匙孔上部進(jìn)行擴(kuò)孔處理，加工成上寬下窄的臺(tái)錐形的匙孔，并預(yù)清理其內(nèi)壁；2)制備T型填充塊；3)將釬料預(yù)置于臺(tái)錐形孔底部；4)將T型填充塊預(yù)置入臺(tái)錐形孔內(nèi)，并使T型蓋頭露出一定高度；5)啟動(dòng)無(wú)針攪拌頭，旋轉(zhuǎn)、摩擦T型填充塊并下壓，使T型填充塊向匙孔中擠壓；6)攪拌頭下壓到與待補(bǔ)焊工件上表面基本平齊時(shí)，原位摩擦一定時(shí)間；7)去除飛邊，使填充表面光滑。所述的步驟2)是以擴(kuò)孔內(nèi)徑為基準(zhǔn)，按緊配合原則制備T型填充塊，其底部觸及或不觸及釬料；T型填充塊的材質(zhì)與母材相同，其中，T型填充塊的T型圓蓋頭的直徑接近或等于攪拌頭直徑，T型圓蓋頭的厚度為I 3mm。所述的步驟3)是將金屬箔狀的釬料預(yù)置于臺(tái)錐形匙孔底部。所述的步驟4)中T型蓋頭露出的高度為I 3mm。所述的步驟5)是啟動(dòng)在T型填充塊上表面的無(wú)針攪拌頭，旋轉(zhuǎn)、摩擦并下壓，利用無(wú)針攪拌頭與T型蓋頭之間的摩擦熱和無(wú)針攪拌頭的下壓力，使T型填充塊一邊受熱一邊往臺(tái)錐形匙孔中旋壓；在T型填充塊未完全壓入臺(tái)錐形匙孔前，已被無(wú)針攪拌頭驅(qū)動(dòng)而使T形蓋頭以下的桿部與臺(tái)錐形匙孔內(nèi)壁產(chǎn)生相對(duì)摩擦而破膜，同時(shí)受到無(wú)針攪拌頭的摩擦加熱和下壓力作用，T型填充塊的桿部升溫、軟化。所述的步驟6)是攪拌頭下壓到與待補(bǔ)焊工件上表面基本平齊時(shí)，原位摩擦的時(shí)間為l 18s (視板厚而定)；利用無(wú)針攪拌頭對(duì)T型填充塊的摩擦、攪拌和扭轉(zhuǎn)，以及釬料受熱融化后的液相釬料在壓力下的填充和溶解，使T型填充塊與臺(tái)錐形匙孔周?chē)牟牧鲜軣彳浕?、變形并破除T型填充塊和臺(tái)錐形匙孔接觸面的氧化膜；匙孔底部允許有一定厚度的凝固態(tài)合金化后的釬料存在。所述的T型填充塊的上半部分為T(mén)形蓋頭，用于和無(wú)針攪拌頭接觸摩擦并將熱量傳遞給整個(gè)T型填充塊及匙孔周?chē)牟牧?；下半部分為桿，是用于填充臺(tái)錐形匙孔的主要部分，其高度大于臺(tái)錐形匙孔的深度，桿體積大于臺(tái)錐形匙孔的體積。所述的T型填充塊為標(biāo)準(zhǔn)T型填充塊、雙T型填充塊或底部為臺(tái)錐形的非標(biāo)準(zhǔn)T型填充塊；所述填充塊還能夠替換為圓柱形填充塊，圓柱形填充塊的高度、體積均應(yīng)大于臺(tái)錐形匙孔的高度、體積。所述T型填充塊為與待補(bǔ)焊工件一樣的材質(zhì)，或者選擇硬度和強(qiáng)度低于無(wú)針攪拌頭的、與待補(bǔ)焊工件不同的材質(zhì)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果本發(fā)明提供的釬料擠壓-返流填充攪拌摩擦焊匙孔的方法，一方面增加了釬料，增加了填充物的量(即使釬料不熔化也有利于固態(tài)下的擠壓致密)，有利于減小表面減薄量，添加的釬料的主組元與母材主組元不形成金屬間化合物；另一方面利用熔化后的液態(tài)釬料流動(dòng)性好，在T型填充塊的強(qiáng)力擠壓和攪拌作用下，液態(tài)釬料充分流動(dòng)，填充底部間隙，并利用密閉容器內(nèi)液體的不可壓縮性，迫使釬料沿側(cè)壁界面向上返流，填充側(cè)壁剩余間隙，并溶解側(cè)壁界面，實(shí)現(xiàn)側(cè)壁和底部界面的致密焊合，特別是用液相的填充代替了塑性流動(dòng)，在底部獲得了致密的結(jié)合。本發(fā)明提供的釬料擠壓-返流填充攪拌摩擦焊匙孔的方法，T型填充塊不僅可以起到填充塊的作用，而且充當(dāng)擠壓液態(tài)釬料的“旋轉(zhuǎn)活塞”；液態(tài)釬料在由匙孔和填充塊或者墊板、匙孔和填充塊組成的密閉容器內(nèi)，受到T型填充塊的擠壓和攪拌作用，由于液體的不可壓縮性，可充分流動(dòng)，填充底部所有間隙，并沿側(cè)壁界面返流，填充側(cè)壁剩余間隙，并溶解側(cè)壁界面，實(shí)現(xiàn)界面合金化；匙孔底部允許有一定厚度的凝固態(tài)合金化后的釬料存在，以減小表面的減薄程度，并以溶解-凝固方式消除底部?jī)砂彘g的根部間隙。液態(tài)釬料受到T型填充塊的擠壓和攪拌作用，具備一定動(dòng)能，有利于改善其對(duì)匙孔側(cè)壁及底部母材的潤(rùn)濕性。本發(fā)明提供的釬料擠壓-返流填充攪拌摩擦焊匙孔的方法，主要利用填充塊頂部/肩、填充塊底部及周邊/匙孔內(nèi)壁間的摩擦熱量熔化釬料，對(duì)壓力的依賴(lài)度不是很高，而且允許釬料保留在匙孔底部，不要求全部擠出(實(shí)際情況下也不易擠出)。本發(fā)明提供的釬料擠壓-返流填充攪拌摩擦焊匙孔的方法，工具設(shè)計(jì)制作簡(jiǎn)單(無(wú)針工具)，批量修補(bǔ)時(shí)不需更換工具，焊后匙孔處無(wú)減薄或減薄量極小，節(jié)省填充材料，釬料和填充塊的預(yù)置操作方便，攪拌區(qū)表面成形光滑。本發(fā)明提供的釬料擠壓-返流填充攪拌摩擦焊匙孔的方法，還可用于鑄件表面缺陷及焊縫缺陷的修復(fù)，應(yīng)用面廣。


圖1本發(fā)明“釬料擠壓-返流填充攪拌摩擦焊匙孔的方法”示意圖；(a):填充塊為底部帶部分臺(tái)錐形斜壁的非標(biāo)準(zhǔn)T型填充塊；(b):填充塊為雙T型填充塊；(c):填充塊為標(biāo)準(zhǔn)T型填充塊(下部的桿的直徑介于臺(tái)錐形匙孔最大和最小直徑之間)；(d):填充塊為標(biāo)準(zhǔn)T型填充塊(下部的桿的直徑略小于臺(tái)錐形匙孔最小直徑)；(e):填充塊為底部為臺(tái)錐形的非標(biāo)準(zhǔn)T型填充塊；(f):填充塊為圓柱形填充塊；I為無(wú)針攪拌頭，2為T(mén)型填充塊的頭部，3為T(mén)型填充塊的桿部，4為工件，5為釬料。圖2為拉伸測(cè)試試樣的形狀及尺寸示意圖；圖3為拉伸試樣在拉伸測(cè)試后斷口宏觀(guān)圖與對(duì)應(yīng)的載荷一位移曲線(xiàn)；圖4為抗拉強(qiáng)度柱狀圖，其中a軋制態(tài)母材、b未帶匙孔的正常致密攪拌摩擦焊縫、c填充前匙孔處的接頭、d未加釬料填充匙孔后的接頭以及e加釬料填充匙孔后的接頭試樣的抗拉強(qiáng)度的比較，(說(shuō)明填充效果很明顯加釬料匙孔填充后的接頭強(qiáng)度不低于正常焊縫，優(yōu)于未加釬料填充匙孔后的接頭抗拉強(qiáng)度且遠(yuǎn)高于填充前帶匙孔處接頭的強(qiáng)度)；圖5-1 5-6為本發(fā)明釬料受擠壓后向上返流填充效果與填充塊/匙孔界面致密化觀(guān)察結(jié)果(均為背散射照片)其中，圖5-1為低倍宏觀(guān)照片；圖5-2飛-5為圖5-1中局部100倍放大照片；圖5-6是側(cè)壁中部與底面1000倍放大照片；其中a與j為側(cè)壁界面上部填充效果；b與f為側(cè)壁界面中部填充效果；c與e為側(cè)壁界面底部或底部界面邊部的填充效果；d為底部界面中心區(qū)填充效果；h為左側(cè)界面中部(見(jiàn)b中)的高倍放大照片；i為右側(cè)中部(見(jiàn)f中)的高倍放大照片；j為底面的高倍放大照片。圖5-f圖5-5反映釬料向上返流顯著；圖5-6反映了界面即使在1000倍下也是致密的，并明顯有Al溶解入Zn液中，實(shí)現(xiàn)了合金化。可見(jiàn)，釬料的擠壓-返流既有利于各界面上各處的致密化填充，又有利于界面各處的合金化。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，所述是對(duì)本發(fā)明的解釋而不是限定。為了克服只采用T型填充塊進(jìn)行全固態(tài)填充時(shí)雖側(cè)壁結(jié)合好但底部和側(cè)壁下部填充不致密的缺點(diǎn)。本發(fā)明的技術(shù)方案的基本操作為在密閉環(huán)境中擠壓液態(tài)釬料，利用液態(tài)釬料在擠壓力驅(qū)動(dòng)下的流動(dòng)填充代替T型填充塊在固態(tài)下的塑性流動(dòng)填充，使液態(tài)釬料飽滿(mǎn)填充底部間隙，并利用液相不可壓縮的特點(diǎn)使其沿側(cè)壁界面向上返流，填充側(cè)壁剩余間隙，并溶解側(cè)壁界面實(shí)現(xiàn)界面合金化，實(shí)現(xiàn)側(cè)壁和底部界面的致密焊合。進(jìn)一步，釬料擠壓-返流填充攪拌摩擦焊匙孔的方法，其特征在于，包括以下步驟I)將攪拌摩擦焊匙孔上部進(jìn)行擴(kuò)孔處理，加工成上寬下窄的臺(tái)錐形匙孔，并預(yù)清理其內(nèi)壁；2)制備T型填充塊；3)將釬料預(yù)置于臺(tái)錐形孔底部；4)將T型填充塊預(yù)置入臺(tái)錐形孔內(nèi)，并使T型蓋頭露出一定高度；5)啟動(dòng)無(wú)針攪拌頭，旋轉(zhuǎn)、摩擦T型填充塊并下壓，使T型填充塊向匙孔中擠壓；6)攪拌頭下壓到與待補(bǔ)焊工件上表面基本平齊時(shí)，原位摩擦一定時(shí)間；7)去除飛邊，使填充表面光滑。具體的，操作步驟如下(I)先將攪拌摩擦焊匙孔上部進(jìn)行擴(kuò)孔處理，加工成上寬下窄的臺(tái)錐形并預(yù)清理其內(nèi)壁，以便填充塊能順利置入，若攪拌摩擦焊后的匙孔本身為臺(tái)錐形，則可免去擴(kuò)孔工序。(2)以擴(kuò)孔內(nèi)徑為基準(zhǔn)，按緊配合原則制備可部分或直接可達(dá)臺(tái)錐形匙孔底面的T型填充塊，其材質(zhì)與母材相同，其中，T型填充塊的T型圓蓋頭的直徑接近或等于攪拌頭直徑，T型圓蓋頭的厚度為f3mm。在此，需要指出的是，T型蓋頭的主要作用有提供面積較大的摩擦發(fā)熱面，使無(wú)針攪拌頭能直接先對(duì)較大的填充塊進(jìn)行預(yù)熱，避免臺(tái)錐(柱)狀部分因線(xiàn)速度小而發(fā)熱不足，從而確保整個(gè)填充塊的足夠發(fā)熱；帶動(dòng)整個(gè)填充塊旋轉(zhuǎn)與壓入，以實(shí)現(xiàn)填充塊與匙孔內(nèi)壁、底面間的摩擦去膜；利用T型蓋頭的導(dǎo)熱與及其與匙孔表面材料的摩擦實(shí)現(xiàn)對(duì)匙孔內(nèi)壁周邊的間接加熱，為填充塊/匙孔內(nèi)壁界面間的再結(jié)晶創(chuàng)造條件；在上述先對(duì)填充料塊、后對(duì)匙孔周邊的摩擦加熱過(guò)程中，能防止造成匙孔處工件的減薄。T型蓋頭的厚度及直徑根據(jù)待補(bǔ)焊工件的板厚確定。(3)將釬料(金屬箔)預(yù)置于臺(tái)錐形孔底部。加釬料是為了 利用液相釬料的填充和冶金兩大作用(母材基體的溶解帶來(lái)的界面合金化和去膜)，有效消除由于溫度梯度和攪拌肩對(duì)界面下半部分較弱的機(jī)械作用的影響而帶來(lái)的填充塊/匙孔下半部分的界面(匙孔底部和側(cè)壁下半部分)未致密焊合現(xiàn)象。釬料的用量根據(jù)實(shí)際情況結(jié)合常識(shí)決定。(4)將制備好的T型填充塊預(yù)置入臺(tái)錐形孔內(nèi)，要求T型填充塊的T型蓋頭須露出一定高度(該高度根據(jù)實(shí)際情況結(jié)合常識(shí)決定)，桿體積要大于匙孔的體積，為致密填充較寬的匙孔上部創(chuàng)造條件。(5)啟動(dòng)在填充塊上表面的無(wú)針攪拌頭旋轉(zhuǎn)、摩擦并下壓，利用肩與T型蓋頭之間的摩擦熱和無(wú)針攪拌頭的下壓力的聯(lián)合作用使填充塊一邊受熱一邊往匙孔中旋壓；填充塊在未完全壓入匙孔前，已被無(wú)針攪拌頭驅(qū)動(dòng)而使圓形蓋頭以下的桿部能與匙孔內(nèi)壁產(chǎn)生相對(duì)摩擦而破膜，同時(shí)受到無(wú)針攪拌頭的預(yù)摩擦加熱和下壓力作用，桿部產(chǎn)生了一定的溫升、軟化，從而易于向未填滿(mǎn)處塑性流動(dòng)。(6)攪拌頭下壓到與待補(bǔ)焊工件上表面基本平齊時(shí)，原位摩擦一定的時(shí)間(該時(shí)間根據(jù)實(shí)際情況結(jié)合常識(shí)決定)，利用肩的摩擦、攪拌和扭轉(zhuǎn)作用以及液相釬料的填充和溶解冶金作用使填充塊與匙孔周?chē)牟牧线M(jìn)一步受熱軟化、變形并破除填充塊和匙孔接觸面的氧化膜，實(shí)現(xiàn)界面的致密結(jié)合，最終使匙孔得到填補(bǔ)修復(fù)。該階段主要是對(duì)匙孔周邊進(jìn)行加熱，為界面的再結(jié)晶及釬料的填充和溶解冶金過(guò)程創(chuàng)造條件。(7)去除飛邊，使填充表面光滑美觀(guān)。關(guān)于T型(或柱形)填充塊的材質(zhì)、形狀及尺寸的選擇與設(shè)計(jì)根據(jù)待補(bǔ)焊工件的焊接性、加工性、應(yīng)用背景和價(jià)格等因素，T型填充塊可以選擇和待補(bǔ)焊工件一樣材質(zhì)的材料，也可以選擇不同材質(zhì)的材料，但其硬度和強(qiáng)度應(yīng)低于攪拌頭，以防攪拌頭過(guò)度磨損。參見(jiàn)圖1，所述填充塊是底部帶部分臺(tái)錐形斜壁的非標(biāo)準(zhǔn)T型填充塊、標(biāo)準(zhǔn)T型填充塊、雙T型填充塊或底部為臺(tái)錐形的非標(biāo)準(zhǔn)T型填充塊；要求不高時(shí)，也可選用無(wú)T型蓋頭的簡(jiǎn)單柱狀填充塊。所述填充塊的上半部分為蓋，用于和無(wú)針攪拌頭接觸摩擦并將熱量傳遞給整個(gè)填充塊及匙孔周?chē)牟牧?；下半部分為桿，是用于填充匙孔的主要部分，其高度和體積均要大于匙孔，以保證飽滿(mǎn)填充。所述T型填充塊可選擇和待補(bǔ)焊工件一樣材質(zhì)的材料，或者選擇和待補(bǔ)焊工件不同材質(zhì)的材料，但其硬度和強(qiáng)度應(yīng)低于攪拌頭，以防攪拌頭過(guò)度磨損。T型蓋頭的厚度及直徑根據(jù)待補(bǔ)焊工件的板厚確定，即板較厚時(shí)應(yīng)適當(dāng)增加T型蓋頭的厚度及直徑。所述填充塊換成圓柱形填充塊，但其高度和體積同樣均應(yīng)大于匙孔，以保證飽滿(mǎn)填充。以下介紹一具體實(shí)施案例說(shuō)明如何實(shí)施本方法，并介紹所補(bǔ)焊接頭性能的測(cè)試結(jié)果及T型填充塊/匙孔界面致密化觀(guān)察結(jié)果。選用厚度為5mm (實(shí)測(cè)厚度為4. 7mm)市售純鋁板L2作為待補(bǔ)焊工件，將鋁板剪成80 X 70 X 4. 7mm的試樣。為盡量真實(shí)準(zhǔn)確驗(yàn)證本方法的填充補(bǔ)焊效果，補(bǔ)焊前預(yù)先在板上用帶針攪拌頭進(jìn)行一次攪拌摩擦縫焊，以獲取匙孔。T型填充塊采用與待補(bǔ)焊工件一樣的材質(zhì)。帶針攪拌頭和無(wú)針攪拌針均為45鋼制攪拌頭。無(wú)針攪拌頭為可反復(fù)使用、無(wú)需更換的的圓柱狀非消耗性工具，無(wú)針攪拌頭無(wú)需傾斜。釬料采用市售的純Zn箔片。攪拌摩擦縫焊和無(wú)針攪拌頭填充匙孔工藝的工具形狀及尺寸和工藝參數(shù)分別如表1、表2所示表I攪拌摩擦縫焊和攪拌摩擦加工填充消除匙孔工藝的工具形狀及尺寸和工藝
參數(shù)
權(quán)利要求
1.一種釬料擠壓-返流填充攪拌摩擦焊匙孔的方法，其特征在于，包括以下操作: 在匙孔中預(yù)置釬料，然后在匙孔內(nèi)加入填充塊，利用無(wú)針攪拌頭旋轉(zhuǎn)、摩擦T型填充塊并下壓，釬料接受傳導(dǎo)熱而熔化；液態(tài)釬料在由匙孔和填充塊組成的密閉環(huán)境內(nèi)，受到填充塊的擠壓和攪拌，液態(tài)釬料被驅(qū)動(dòng)而流動(dòng)，飽滿(mǎn)填充匙孔底部間隙；由于液態(tài)釬料的不可壓縮性，其還沿側(cè)壁界面向上返流，填充側(cè)壁剩余間隙，并溶解側(cè)壁界面；利用液態(tài)釬料同時(shí)實(shí)現(xiàn)側(cè)壁和底部界面的致密化與合金化。
2.如權(quán)利要求1所述的釬料擠壓-返流填充攪拌摩擦焊匙孔的方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)將攪拌摩擦焊匙孔上部進(jìn)行擴(kuò)孔處理，加工成上寬下窄的臺(tái)錐形的匙孔，并預(yù)清理其內(nèi)壁； 2)制備T型填充塊； 3)將釬料預(yù)置于臺(tái)錐形孔底部； 4)將T型填充塊預(yù)置入臺(tái)錐形孔內(nèi)，并使T型蓋頭露出一定高度； 5)啟動(dòng)無(wú)針攪拌頭，旋轉(zhuǎn)、摩擦T型填充塊并下壓，使T型填充塊向匙孔中擠壓； 6)攪拌頭下壓到與待補(bǔ)焊工件上表面基本平齊時(shí)，原位摩擦一定時(shí)間； 7)去除飛邊，使填充表面光滑。
3.如權(quán)利要求2所述的釬料擠壓-返流填充攪拌摩擦焊匙孔的方法，其特征在于，所述的步驟2)是以擴(kuò)孔內(nèi)徑為基準(zhǔn)，按緊配合原則制備T型填充塊，其底部觸及或不觸及釬料； T型填充塊的材質(zhì)與母材相同，其中，T型填充塊的T型圓蓋頭的直徑接近或等于攪拌頭直徑，T型圓蓋頭的厚度為I 3mm。
4.如權(quán)利要求2所述的釬料擠壓-返流填充攪拌摩擦焊匙孔的方法，其特征在于，所述的步驟3)是將金屬的釬料預(yù)置于臺(tái)錐形匙孔底部。
5.如權(quán)利要求2所述的釬料擠壓-返流填充攪拌摩擦焊匙孔的方法，其特征在于，所述的步驟4)中T型蓋頭露出的高度為I 3mm。
6.如權(quán)利要求2所述的釬料擠壓-返流填充攪拌摩擦焊匙孔的方法，其特征在于，所述的步驟5)是啟動(dòng)在T型填充塊上表面的無(wú)針攪拌頭，旋轉(zhuǎn)、摩擦并下壓，利用無(wú)針攪拌頭與T型蓋頭之間的摩擦熱和無(wú)針攪拌頭的下壓力，使T型填充塊一邊受熱一邊往臺(tái)錐形匙孔中旋壓； 在T型填充塊未完全壓入臺(tái)錐形匙孔前，已被無(wú)針攪拌頭驅(qū)動(dòng)而使T形蓋頭以下的桿部與臺(tái)錐形匙孔內(nèi)壁產(chǎn)生相對(duì)摩擦而破膜，同時(shí)受到無(wú)針攪拌頭的摩擦加熱和下壓力作用，T型填充塊的桿部升溫、軟化。
7.如權(quán)利要求2所述的釬料擠壓-返流填充攪拌摩擦焊匙孔的方法，其特征在于，所述的步驟6)是攪拌頭下壓到與待補(bǔ)焊工件上表面基本平齊時(shí)，原位摩擦的時(shí)間為I 18s ; 利用無(wú)針攪拌頭對(duì)T型填充塊的摩擦、攪拌和扭轉(zhuǎn)，以及釬料受熱融化后的液相釬料在壓力下的填充和溶解，使T型填充塊與臺(tái)錐形匙孔周?chē)牟牧鲜軣彳浕⒆冃尾⑵瞥齌型填充塊和臺(tái)錐形匙孔接觸面的氧化膜；匙孔底部允許有一定厚度的凝固態(tài)合金化后的釬料存在。
8.如權(quán)利要求2所述的釬料擠壓-返流填充攪拌摩擦焊匙孔的方法，其特征在于，所述的T型填充塊的上半部分為T(mén)形蓋頭，用于和無(wú)針攪拌頭接觸摩擦并將熱量傳遞給整個(gè)T型填充塊及匙孔周?chē)牟牧?；下半部分為桿，是用于填充臺(tái)錐形匙孔的主要部分，其高度大于臺(tái)錐形匙孔的深度，桿體積大于臺(tái)錐形匙孔的體積。
9.如權(quán)利要求2所述的釬料擠壓-返流填充攪拌摩擦焊匙孔的方法，其特征在于，所述的T型填充塊為標(biāo)準(zhǔn)T型填充塊、雙T型填充塊或底部為臺(tái)錐形的非標(biāo)準(zhǔn)T型填充塊； 所述填充塊還能夠替換為圓柱形填充塊，圓柱形填充塊的高度、體積均應(yīng)大于臺(tái)錐形匙孔的聞度、體積。
10.如權(quán)利要求2所述的釬料擠壓-返流填充攪拌摩擦焊匙孔的方法，其特征在于，所述T型填充塊為與待補(bǔ)焊工件一樣的材質(zhì)，或者選擇硬度和強(qiáng)度低于無(wú)針攪拌頭的、與待補(bǔ)焊工件不同的材 質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種釬料擠壓-返流填充攪拌摩擦焊匙孔的方法，在匙孔中預(yù)置釬料，然后在匙孔內(nèi)加入填充塊，利用無(wú)針攪拌頭旋轉(zhuǎn)、摩擦T型填充塊并下壓，釬料受熱軟化，液態(tài)釬料在由匙孔和填充塊組成的密閉環(huán)境內(nèi)，受到填充塊的擠壓和攪拌，液態(tài)釬料被驅(qū)動(dòng)流動(dòng)填充，使液態(tài)釬料飽滿(mǎn)填充匙孔底部間隙；由于液態(tài)釬料的不可壓縮，其還沿側(cè)壁界面向上返流，填充側(cè)壁剩余間隙，并溶解側(cè)壁界面，實(shí)現(xiàn)側(cè)壁和底部界面的致密合金化。本發(fā)明批量修補(bǔ)時(shí)不需更換工具，焊后匙孔處無(wú)減薄或減薄量極小，節(jié)省填充材料，釬料和填充塊的預(yù)置操作方便，攪拌區(qū)表面成形光滑。
文檔編號(hào)B23K20/12GK103071911SQ201210585848
公開(kāi)日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者張貴鋒, 焦偉民, 張建勛 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)