背部增厚消除弱連接且適應(yīng)板厚變化的攪拌摩擦焊方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種背部增厚消除弱連接且適應(yīng)板厚變化的攪拌摩擦焊方法，它解決了現(xiàn)有攪拌摩擦焊由于輸入焊縫底部的熱量少而輸出大，焊縫底部不易焊合而出現(xiàn)弱連接缺陷問題。方法如下：一、裝夾固定背部增厚板和母材；二、攪拌頭逆時針高速旋轉(zhuǎn)壓入對接板材和背部增厚板內(nèi)，直至攪拌頭的軸肩與母材上表面接觸，攪拌頭沿對接面向前運動進(jìn)行焊接，焊后卸下焊接件；三、根據(jù)需要保留增厚板或通過銑削的方式去除一定厚度的增厚板。本發(fā)明的方法通過在母材背部放置增厚板，攪拌針頂端插在增厚板中，消除底部未焊透或者未焊合等弱連接缺陷，從而提高了對接接頭質(zhì)量；同時拓寬攪拌頭對板材厚度的適應(yīng)范圍，本方法簡單易行，操作方便。
【專利說明】背部增厚消除弱連接且適應(yīng)板厚變化的攪拌摩擦焊方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種攪拌摩擦焊的方法，具體涉及一種背部增厚消除弱連接且適應(yīng)板厚變化的攪拌摩擦焊方法。
【背景技術(shù)】
[0002]攪拌摩擦焊技術(shù)是英國焊接研究所于1991年發(fā)明的一種新型的固相連接技術(shù)，該技術(shù)的特點為高速旋轉(zhuǎn)的攪拌針插入待焊工件的適當(dāng)位置，高速旋轉(zhuǎn)的軸肩和攪拌針與母材的摩擦產(chǎn)生大量的熱，使母材處于一種塑性狀態(tài)，并在攪拌針的攪拌作用實現(xiàn)材料的流動，攪拌頭向前運動，便在攪拌頭的后部實現(xiàn)工件材料的混合，即實現(xiàn)連接。該技術(shù)與傳統(tǒng)的電弧焊技術(shù)相比具有很多顯著優(yōu)勢:工作效率高、能源消耗少；無污染、無弧光、噪聲小；焊接變形小，殘余應(yīng)力小，焊縫質(zhì)量高。因此，自該技術(shù)問世以來得到了全世界的極大關(guān)注和廣泛研究，如今已在汽車工業(yè)、軌道交通、航空航天、電力電子等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。但是攪拌摩擦焊并不會像弧焊那樣焊縫出現(xiàn)余高，還會因為攪拌頭下壓工件，使塑性材料從軸肩兩側(cè)溢出，造成了飛邊和焊縫減薄的缺陷。不僅如此，由于輸入焊縫底部的熱量最少而輸出最大，焊縫底部不易焊合而出現(xiàn)焊接缺陷。另外，雖然攪拌摩擦焊理論上可以實現(xiàn)可焊厚度內(nèi)任意厚度的工件的焊接，但在實際應(yīng)用過程中，由于一個攪拌頭的針長固定，只能焊接在某個很小范圍內(nèi)變化的特定厚度的工件。這些特點在一定程度上也限制了攪拌摩擦焊技術(shù)的應(yīng)用與推廣，因此需要一種能夠?qū)崿F(xiàn)焊縫增厚且適應(yīng)板厚變化的攪拌摩擦焊新方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的主要是為了解決攪拌摩擦焊焊縫底部弱連接、焊縫減薄的問題，同時還可以解決一個攪拌頭只能焊接特定厚度的工件，適應(yīng)尺寸范圍小的問題，而提供一種背部增厚消除弱連接且適應(yīng)板厚變化的攪拌摩擦焊方法，本方法能夠?qū)崿F(xiàn)焊縫背部出現(xiàn)余高，同時可以拓寬一個攪拌頭的可焊工件厚度的適用范圍的攪拌摩擦焊方法。
[0004]本發(fā)明的通過以下技術(shù)實現(xiàn):一種背部增厚消除弱連接且適應(yīng)板厚變化的攪拌摩擦焊方法，如下:
[0005]步驟一:焊前，裝夾固定背部增厚板，然后固定兩個待焊接母材在背部增厚板上，兩待焊接母材對接放置，兩對接面緊密貼合，移動攪拌頭與對接面對齊；
[0006]步驟二:焊接過程中，攪拌頭逆時針高速旋轉(zhuǎn)壓入對接板材內(nèi)，直至攪拌頭的軸肩與待焊接母材上表面接觸，并保持0.1?0.5mm的下壓量，同時攪拌頭的攪拌針部分插入背部增厚板，攪拌頭沿對接面向前運動進(jìn)行焊接，焊后卸下焊接件完成焊接；
[0007]步驟三:焊后，根據(jù)需要保留增厚板或通過銑削的方式去除一定厚度的增厚板。
[0008]本發(fā)明還具有如下技術(shù)特征:
[0009]1、所述的背部增厚板的材料與待焊接母材相同或者成分屬于同一系的合金材料。
[0010]2、當(dāng)銑削的板材厚度小于背部增厚板的厚度，就能夠在下部的焊縫出現(xiàn)余高，從而提聞接頭的強(qiáng)度。
[0011]3、所述的攪拌頭的材質(zhì)為工具鋼、合金鋼、不銹鋼、硬質(zhì)合金、鎳基合金、鎢基合金或多晶立方氮化硼。
[0012]4、所述的步驟二中攪拌頭軸肩壓入待焊接母材的深度為0.1-0.5_。
[0013]5、所述的步驟二中攪拌頭轉(zhuǎn)速為200-2500r/min，焊接速度為10-1000mm/min。
[0014]6、待焊接母材的厚度要小于攪拌針的長度。
[0015]本發(fā)明的方法具有以下優(yōu)點:一、通過在母材背部放置增厚板，攪拌針頂端插在增厚板中，消除底部未焊透或者未焊合等弱連接缺陷，焊后可以根據(jù)需要保留或銑削掉增厚板，從而提高了對接板材部分的焊縫質(zhì)量；二、焊接后可以根據(jù)需要確定增厚板的銑削量，使對接板材的焊縫出現(xiàn)余高，提高焊縫的承載能力；三、拓寬了 一個攪拌頭的適合焊接的板材厚度的范圍，而且本方法簡單易行，操作方便。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為待焊試件與背部增厚板相對位置示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明攪拌摩擦焊焊接過程示意圖。
【具體實施方式】
[0018]實施例1
[0019]如圖1-2所示，本實施方式的一種背部增厚消除弱連接且適應(yīng)板厚變化的攪拌摩擦焊方法按以下步驟實現(xiàn):
[0020]步驟一、焊前，裝夾固定背部增厚板4，然后固定兩個待焊接母材2.3在背部增厚板4上，兩個待焊接母材2.3對接放置，兩對接面緊密貼合，移動攪拌頭與對接面對齊；
[0021]步驟二、焊接過程中，攪拌頭I高速旋轉(zhuǎn)壓入兩個對接的待焊接母材2.3內(nèi)，直至攪拌頭的軸肩1-1與待焊接母材上表面接觸，并保持0.1mm的下壓量，同時攪拌針1_2部分插入背部增厚板4，攪拌頭I沿對接面向前運動進(jìn)行焊接，攪拌頭轉(zhuǎn)速為200r/min，焊接速度為10mm/min,焊后卸下焊接件完成焊接；
[0022]步驟三、根據(jù)需要保留增厚板或通過銑削的方式去除一定厚度的增厚板，如果銑削的板材厚度小于背部增厚板的厚度，就可以在下部的焊縫出現(xiàn)余高，提高接頭的承載能力。
[0023]實施例2
[0024]結(jié)合圖1說明本實施方式，背部增厚板4的材料與母材相同或者成分屬于同一系的合金材料，其它步驟及參數(shù)與實施例1相同。
[0025]實施例3
[0026]結(jié)合圖1說明本實施方式，攪拌頭I的材質(zhì)為工具鋼、合金鋼、不銹鋼、硬質(zhì)合金、鎳基合金、鎢基合金或多晶立方氮化硼等，其它步驟及參數(shù)與實施例1相同。
[0027]實施例4
[0028]如圖1-2所示，本實施方式的一種背部增厚消除弱連接且適應(yīng)板厚變化的攪拌摩擦焊方法按以下步驟實現(xiàn):
[0029]步驟一、焊前，裝夾固定背部增厚板4，然后固定兩個待焊接母材2.3在背部增厚板4上，兩個待焊接母材2.3對接放置，兩對接面緊密貼合，移動攪拌頭與對接面對齊；
[0030]步驟二、焊接過程中，攪拌頭I高速旋轉(zhuǎn)壓入兩個對接的待焊接母材2.3內(nèi)，直至攪拌頭的軸肩1-1與待焊接母材上表面接觸，并保持0.5mm的下壓量，同時攪拌針1_2部分插入背部增厚板4，攪拌頭I沿對接面向前運動進(jìn)行焊接，攪拌頭轉(zhuǎn)速為2500r/min，焊接速度為1000mm/min,焊后卸下焊接件完成焊接；
[0031]步驟三、根據(jù)需要保留增厚板或通過銑削的方式去除一定厚度的增厚板，如果銑削的板材厚度小于背部增厚板的厚度，就可以在下部的焊縫出現(xiàn)余高，提高接頭的承載能力。
[0032]實施例5
[0033]結(jié)合圖2說明本實施方式，兩個待焊接母材2.3的厚度要小于攪拌針的長度，背部增厚板4的厚度可以按照需要進(jìn)行適當(dāng)選取，保證攪拌針1-2頂端處在增厚板4中，其它步驟及參數(shù)與實施例1相同。
【權(quán)利要求】
1.一種背部增厚消除弱連接且適應(yīng)板厚變化的攪拌摩擦焊方法，其特征在于，方法如下: 步驟一:焊前，裝夾固定背部增厚板，然后固定兩個待焊接母材在背部增厚板上，兩待焊接母材對接放置，兩對接面緊密貼合，移動攪拌頭與對接面對齊； 步驟二:焊接過程中，攪拌頭逆時針高速旋轉(zhuǎn)壓入對接板材內(nèi)，直至攪拌頭的軸肩與待焊接母材上表面接觸，并保持0.1~0.5mm的下壓量，同時攪拌頭的攪拌針部分插入背部增厚板，攪拌頭沿對接面向前運動進(jìn)行焊接，焊后卸下焊接件完成焊接； 步驟三:焊后，根據(jù)需要保留增厚板或通過銑削的方式去除一定厚度的增厚板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種背部增厚且適應(yīng)板厚變化的攪拌摩擦焊的方法，其特征在于:所述的背部增厚板的材料與待焊接母材相同或者成分屬于同一系的合金材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種背部增厚消除弱連接且適應(yīng)板厚變化的攪拌摩擦焊方法，其特征在于:當(dāng)銑削的板材厚度小于背部增厚板的厚度，就能夠在下部的焊縫出現(xiàn)余聞，從而提聞接頭的強(qiáng)度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種背部增厚消除弱連接且適應(yīng)板厚變化的攪拌摩擦焊方法，其特征在于:所述的攪拌頭的材質(zhì)為工具鋼、合金鋼、不銹鋼、硬質(zhì)合金、鎳基合金、鎢基合金或多晶立方氮化硼。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種背部增厚消除弱連接且適應(yīng)板厚變化的攪拌摩擦焊方法，其特征在于:所述的步驟二中攪拌頭軸肩壓入待焊接母材的深度為0.1-0.5mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種背部增厚且適應(yīng)板厚變化的攪拌摩擦焊的方法，其特征在于:所述的步驟二中攪拌頭轉(zhuǎn)速為200-2500r/min，焊接速度為10-1000mm/min。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種背部增厚消除弱連接且適應(yīng)板厚變化的攪拌摩擦焊方法，其特征在于:待焊接母材的厚度要小于攪拌針的長度。
【文檔編號】B23K20/12GK103894726SQ201410102729
【公開日】2014年7月2日 申請日期: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, 黃體方, 萬龍, 王耀彬, 呂世雄 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)