一種利用附加頂板產(chǎn)生余高的攪拌摩擦焊接的方法
【專利摘要】本發(fā)明一種利用附加頂板產(chǎn)生余高的攪拌摩擦焊接的方法。步驟如下：一、裝夾被焊工件，頂部放置頂板，裝配完畢時(shí)攪拌頭對(duì)準(zhǔn)被焊工件的對(duì)接面；二、攪拌頭旋轉(zhuǎn)下壓，穿過(guò)頂板壓入被焊工件中，直至攪拌頭軸肩與頂板接觸，隨后移動(dòng)攪拌頭進(jìn)行攪拌摩擦焊；三、焊接完畢后卸下工件，裝夾于銑床上，裝配完畢時(shí)銑刀對(duì)準(zhǔn)頂板焊縫；四、調(diào)整銑削量，只進(jìn)行一次銑削，完畢后可輕易取下已分離開(kāi)的頂板，獲得產(chǎn)生余高的焊接件。本發(fā)明通過(guò)外加材料的方法，消除攪拌摩擦焊縫的減薄效應(yīng)，產(chǎn)生焊縫余高，增大接頭承載能力，可適用于鋁合金、銅合金、鎂合金和異種材料的連接。
【專利說(shuō)明】一種利用附加頂板產(chǎn)生余高的攪拌摩擦焊接的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種攪拌摩擦焊接方法，具體涉及一種利用附加頂板產(chǎn)生余高的攪拌摩擦焊接的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]攪拌摩擦焊(FSW)是英國(guó)焊接研究所(TWI)于1991年發(fā)明的專利焊接技術(shù)。該技術(shù)是利用高速旋轉(zhuǎn)的攪拌頭插入工件待焊部位并向前移動(dòng)，在摩擦和塑性變形產(chǎn)熱及攪拌頭壓力的作用下，處于熱塑性狀態(tài)的金屬發(fā)生塑性流動(dòng)，在軸肩擠壓的作用下形成致密的焊縫。該項(xiàng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于焊接變形量小、殘余應(yīng)力小，不需要保護(hù)氣體和填充材料，可以消除裂紋、夾雜、氣孔等焊接缺陷，且不產(chǎn)生煙塵、弧光、噪音等污染，還能顯著節(jié)省材料，降低生產(chǎn)成本，是一種先進(jìn)的固相連接技術(shù)。在焊接過(guò)程中，攪拌頭軸肩端面預(yù)先壓入材料表面一定深度，形成了飛邊缺陷，造成焊縫處材料損失，由此產(chǎn)生焊縫減薄效應(yīng)，即焊縫的厚度低于材料焊接前的厚度，降低了焊縫的承載能力。目前控制焊縫減薄效應(yīng)的方法主要是預(yù)先增加焊縫處材料的厚度或減小下壓量，但前者費(fèi)時(shí)費(fèi)料且焊接效果不理想，后者嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量，降低焊縫性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了解決攪拌摩擦焊焊縫減薄問(wèn)題，進(jìn)而提供了一種利用附加頂板產(chǎn)生余高的攪拌摩擦焊接的方法。
[0004]本發(fā)明的方法是通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)的:
[0005]1、一種利用附加頂板產(chǎn)生余高的攪拌摩擦焊接的方法，其特征在于所述方法通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn):
[0006]步驟一:兩個(gè)待焊接板對(duì)接放置，兩個(gè)待焊接板的對(duì)接面緊密貼合，對(duì)接后固定于工作臺(tái)上，將頂板搭在兩個(gè)待焊接板上，并且其中線與兩焊接板的對(duì)接重合，調(diào)整攪拌頭使其對(duì)準(zhǔn)頂板的中線；兩個(gè)待焊接板厚度相等，頂板厚度是待焊接板厚度的0.1-0.5倍；
[0007]步驟二:攪拌頭旋轉(zhuǎn)下壓，攪拌針穿過(guò)頂板壓入兩個(gè)被焊接板中，直至攪拌頭軸肩與頂板接觸，隨后移動(dòng)攪拌頭進(jìn)行攪拌摩擦焊；
[0008]步驟三:焊接完畢后卸下被焊接板，裝夾于銑床上，裝配完畢時(shí)銑刀對(duì)準(zhǔn)頂板焊縫中央；
[0009]步驟四:調(diào)整銑削量，銑刀只進(jìn)行一次銑削，完畢后能夠輕易取下已分離開(kāi)的頂板，獲得產(chǎn)生余高的被焊接板；頂板焊縫的銑削量為頂板厚度的0.2-0.9倍。
[0010]本發(fā)明還具有如下技術(shù)特征:
[0011]1、攪拌頭以3-6mm / min速度旋轉(zhuǎn)下壓，攪拌頭轉(zhuǎn)速為200-2000r / min，焊接速度為 10~1000mm / min。
[0012]2、所述的頂板的材料和位于右側(cè)的待焊接板相同。
[0013]3、步驟一中頂板的寬度大于攪拌頭軸肩的直徑。[0014]4、攪拌針的長(zhǎng)度大于頂板的厚度小于頂板與被焊接板的厚度之和。
[0015]5、攪拌頭的材質(zhì)為工具鋼，并且能夠重復(fù)使用。
[0016]6、本焊接方法適用于鋁合金、銅合金、鎂合金和異種材料的連接。
[0017]本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)如下:一、本發(fā)明解決了攪拌摩擦焊焊縫減薄的問(wèn)題，通過(guò)外加材料方法，使焊縫產(chǎn)生余高，增大接頭承載能力；二、本發(fā)明涉及的設(shè)備均為常規(guī)設(shè)備，焊接成本低，操作簡(jiǎn)便，容易實(shí)現(xiàn)；三、本發(fā)明的方法整個(gè)過(guò)程無(wú)需真空或保護(hù)氣，焊接過(guò)程中無(wú)弧光、煙塵污染，焊接環(huán)境清潔環(huán)保。本焊接方法適用于鋁合金、銅合金、鎂合金和異種材料的連接。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為待焊試件及附加頂板相對(duì)位置示意圖；
[0019]圖2利用附加頂板產(chǎn)生余高的攪拌摩擦焊焊接過(guò)程剖面圖；
[0020]圖3為利用附加頂板產(chǎn)生余高的攪拌摩擦焊焊接過(guò)程整體示意圖；
[0021]圖4為焊后切削示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]實(shí)施例1
[0023]結(jié)合圖1-圖4說(shuō)明本實(shí)施方式，本發(fā)明利用附加頂板產(chǎn)生余高的攪拌摩擦焊接新方法是按照以下步驟實(shí)現(xiàn)的:
[0024]步驟一:兩個(gè)待焊接板5.6對(duì)接放置，兩個(gè)待焊接板5.6的對(duì)接面緊密貼合，對(duì)接后固定于工作臺(tái)上，將頂板4搭在兩個(gè)待焊接板上，并且其中線與兩焊接板5.6的對(duì)接重合，調(diào)整攪拌頭I使其對(duì)準(zhǔn)頂板4的中線；兩個(gè)待焊接板5.6厚度相等，頂板4厚度是待焊接板厚度的0.1-0.5倍；頂板4的寬度大于攪拌頭軸肩的直徑。攪拌頭的材質(zhì)為工具鋼，可以重復(fù)使用；頂板的材料和位于右側(cè)的待焊接板6相同。
[0025]步驟二:攪拌頭I以3 / min速度旋轉(zhuǎn)下壓，攪拌針1_3穿過(guò)頂板4壓入兩個(gè)被焊接板5.6中，直至攪拌頭軸肩1-2與頂板4接觸，隨后移動(dòng)攪拌頭I進(jìn)行攪拌摩擦焊，攪拌頭I轉(zhuǎn)速為200r/min，焊接速度為IOmm / min，攪拌針1_3的長(zhǎng)度大于頂板的厚度，略小于頂板與被焊接板的厚度之和；
[0026]步驟三:焊接完畢后卸下被焊接板，裝夾于銑床上，裝配完畢時(shí)銑刀7對(duì)準(zhǔn)頂板焊縫8中央；
[0027]步驟四:調(diào)整銑削量，銑刀7只進(jìn)行一次銑削，完畢后能夠輕易取下已分離開(kāi)的頂板，獲得產(chǎn)生余高的被焊接板；頂板焊縫的銑削量為頂板厚度的0.9。
[0028]本焊接方法適用于鋁合金、銅合金、鎂合金和異種材料的連接。
[0029]實(shí)施例2
[0030]步驟一:兩個(gè)待焊接板5.6對(duì)接放置，兩個(gè)待焊接板5.6的對(duì)接面緊密貼合，對(duì)接后固定于工作臺(tái)上，將頂板4搭在兩個(gè)待焊接板上，并且其中線與兩焊接板5.6的對(duì)接重合，調(diào)整攪拌頭I使其對(duì)準(zhǔn)頂板4的中線；兩個(gè)待焊接板5.6厚度相等，頂板4厚度是待焊接板厚度的0.5倍；頂板4的寬度大于攪拌頭軸肩的直徑。攪拌頭的材質(zhì)為工具鋼，可以重復(fù)使用，頂板的材料和位于右側(cè)的待焊接板6相同。；[0031]步驟二:攪拌頭I以6mm / min速度旋轉(zhuǎn)下壓，攪拌針1_3穿過(guò)頂板4壓入兩個(gè)被焊接板5.6中，直至攪拌頭軸肩1-2與頂板4接觸，隨后移動(dòng)攪拌頭I進(jìn)行攪拌摩擦焊，攪拌頭I轉(zhuǎn)速為2000r / min，焊接速度為1000mm / min，攪拌針1_3的長(zhǎng)度大于頂板的厚度，略小于頂板與被焊接板的厚度之和。
[0032]步驟三:焊接完畢后卸下被焊接板，裝夾于銑床上，裝配完畢時(shí)銑刀7對(duì)準(zhǔn)頂板焊縫8中央；
[0033]步驟四:調(diào)整銑削量，銑刀7只進(jìn)行一次銑削，完畢后能夠輕易取下已分離開(kāi)的頂板，獲得產(chǎn)生余高的被焊接板；頂板焊縫的銑削量為頂板厚度的0.2倍。
[0034]本焊接方法適用于鋁合金、銅合金、鎂合金和異種材料的連接。
【權(quán)利要求】
1.一種利用附加頂板產(chǎn)生余高的攪拌摩擦焊接的方法，其特征在于所述方法通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn): 步驟一:兩個(gè)待焊接板對(duì)接放置，兩個(gè)待焊接板的對(duì)接面緊密貼合，對(duì)接后固定于工作臺(tái)上，將頂板搭在兩個(gè)待焊接板上，并且其中線與兩焊接板的對(duì)接重合，調(diào)整攪拌頭使其對(duì)準(zhǔn)頂板的中線；兩個(gè)待焊接板厚度相等，頂板厚度是待焊接板厚度的0.1-0.5倍； 步驟二:攪拌頭旋轉(zhuǎn)下壓，攪拌針穿過(guò)頂板壓入兩個(gè)被焊接板中，直至攪拌頭軸肩與頂板接觸，隨后移動(dòng)攪拌頭進(jìn)行攪拌摩擦焊； 步驟三:焊接完畢后卸下被焊接板，裝夾于銑床上，裝配完畢時(shí)銑刀對(duì)準(zhǔn)頂板焊縫中央; 步驟四:調(diào)整銑削量，銑刀只進(jìn)行一次銑削，完畢后能夠輕易取下已分離開(kāi)的頂板，獲得產(chǎn)生余高的被焊接板；頂板焊縫的銑削量為頂板厚度的0.2-0.9倍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用附加頂板產(chǎn)生余高的攪拌摩擦焊接的方法，其特征在于:步驟二中攪拌頭以3-6mm / min速度旋轉(zhuǎn)下壓，攪拌頭轉(zhuǎn)速為200_2000r / min，焊接速度為 10~1000mm / min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用附加頂板產(chǎn)生余高的攪拌摩擦焊接的方法，其特征在于:所述的頂板的材料和位于右側(cè)的待焊接板相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用附加頂板產(chǎn)生余高的攪拌摩擦焊接的方法，其特征在于:步驟一中頂板的寬 度大于攪拌頭軸肩的直徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用附加頂板產(chǎn)生余高的攪拌摩擦焊接的方法，其特征在于:攪拌針的長(zhǎng)度大于頂板的厚度小于頂板與被焊接板的厚度之和。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用附加頂板產(chǎn)生余高的攪拌摩擦焊接的方法，其特征在于:攪拌頭的材質(zhì)為工具鋼，并且能夠重復(fù)使用。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用附加頂板產(chǎn)生余高的攪拌摩擦焊接的方法，其特征在于:本焊接方法適用于鋁合金、銅合金、鎂合金和異種材料的連接。
【文檔編號(hào)】B23K20/12GK103894725SQ201410102667
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月13日
【發(fā)明者】黃永憲, 王耀彬, 萬(wàn)龍, 黃體方, 呂世雄, 呂宗亮 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)