[發明專利]一種制造鋁合金汽車輪轂的攪拌摩擦焊方法

無效

• 申請號: 200910130881.8
• 申請日: 2009-04-17
• 公開（公告）號: CN101530948A
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發明（設計）人: 欒國紅;李從卿;孫年俊;王珊;李光;柴鵬
• 申請（專利權）人: 中國航空工業第一集團公司北京航空制造工程研究所
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12
• 代理公司: 中國航空專利中心
• 代理人: 陳宏林

技術領域

本發明是一種制造鋁合金汽車輪轂的攪拌摩擦焊方法，屬于攪拌摩擦焊接技術領域。

背景技術

輪轂按材質可以分為二大類：鋼輪轂，鋁合金輪轂。鋁合金輪轂其優點是重量輕，制造精度高，強度大，慣性阻力小，散熱能力強，視覺效果好等等。和鋼輪轂相比，鋁合金輪轂具有節能、安全、舒適等特點，所以越來越多的汽車已經把鋁合金輪轂列為標準配置。

鋁合金輪轂的制造方法主要有重力鑄造、鍛造、低壓精密鑄造。

重力鑄造法成本低而生產效率高，但是容易產生氣泡(砂眼)，密度不均勻，表面平滑度不夠。鍛造法由于需要較精良的生產設備，而且成品率只有五到六成，制造成本較高。低壓鑄造設備維護的成本高，能源消耗大。

為了克服以上輪轂制造方法的缺陷，目前鋁合金輪轂一般采用分體成形方式，即前輪輞整體鑄造，后輪輞通過板材料滾圓并焊接成形后，再與前輪輞焊接在一起形成輪轂，所以，輪轂的成形質量與焊接工藝有直接的關系。現有的常規焊接工藝無法滿足要求。

發明內容

本發明正是針對上述現有技術中存在的不足而設計提供了一種制造鋁合金汽車輪轂的攪拌摩擦焊方法，其目的是通過攪拌摩擦焊焊接輪輞的環縫和縱縫，消除了攪拌摩擦焊焊后尾孔，提高了整體的氣密性。

本發明的目的是通過以下技術方案本實現的：

該種制造鋁合金汽車輪轂的攪拌摩擦焊方法，前輪輞整體鑄造，后輪輞通過焊接待焊筒體縱縫成形，輪轂通過焊接前輪輞和后輪輞的環縫成形，焊前待焊筒體的熱處理狀態為退火態，其特征在于：該方法的步驟是：

(1)將待焊筒體裝夾在工裝夾具上，使摩擦焊攪拌頭與待焊筒體的縱縫或環縫的焊接起點對中；

(2)將攪拌頭在動力裝置的作用下高速旋轉插入到待焊筒體的縱縫或環縫的焊接起點內，攪拌頭的旋轉速度和插入的深度因待焊筒體的材料及厚度而定；

(3)攪拌頭沿待焊筒體的縱縫或環縫移動進行焊接，其中：

對于縱縫的焊接，在縱縫尾端的沿長線上設置了引焊板，攪拌頭沿縱縫焊接行進到引焊板上，再將攪拌頭提升出來，冷卻后從縱縫尾端切除掉引焊板；

對于環縫的焊接，當攪拌頭焊接行進到環縫的尾端時，攪拌頭繼續沿環縫行進的同時，攪拌頭的軸肩的位置不變，攪拌頭的攪拌針逐漸收回，收回的速度是5～15mm/min；

(4)焊后熱處理，其工藝為固溶處理+人工時效。

焊接縱縫時，為了消除焊后匙孔，施加了引焊板，將匙孔留在引焊板上，然后將引焊板割掉。焊接環縫時候，將攪拌針回抽來消除尾孔。通過焊前和焊后熱處理規范有效地提高焊接質量，改善焊接工藝。

附圖說明

圖1為本發明筒體縱縫焊接示意圖

圖2為本發明筒體環縫焊接示意圖

圖3為本發明消除環縫焊接后尾孔的示意圖

具體實施方式

以下將結合附圖和實施例對發明技術方案作進一步地詳述：

參見附圖1～3所示，該種制造鋁合金汽車輪轂的攪拌摩擦焊方法，前輪輞整體鑄造，后輪輞通過焊接待焊筒體1縱縫成形，輪轂通過焊接前輪輞和后輪輞的環縫成形，焊前待焊筒體1的熱處理狀態為退火態，其特征在于：該方法的步驟是：

(1)將待焊筒體1裝夾在工裝夾具上，用來壓緊后輪輞的加工筒體件，再將其安裝在一個三坐標定位裝置上，使摩擦焊攪拌頭2與待焊筒體1的縱縫6或環縫7的焊接起點對中；

(2)將攪拌頭2在動力裝置的作用下高速旋轉插入到待焊筒體1的縱縫6或環縫7的焊接起點內，攪拌頭2的旋轉速度和插入的深度因待焊筒體1的材料及厚度而定；

(3)攪拌頭2沿待焊筒體1的縱縫6或環縫7移動進行焊接，在攪拌頭的摩擦和擠壓的作用下，焊接材料軟化發生塑性流動，在軸肩4的作用下塑性金屬不會外溢，沿著焊縫向后移動，在軸肩4和焊接材料表面的緊密貼合下完成焊接，其中：

對于縱縫6的焊接，在縱縫6尾端的沿長線上設置了引焊板5，攪拌頭2沿縱縫6焊接行進到引焊板5上，再將攪拌頭2提升出來，冷卻后從縱縫6尾端切除掉引焊板5；

對于環縫7的焊接，當攪拌頭2焊接行進到環縫7的尾端時，焊件又轉到起點位置，攪拌頭2繼續沿環縫7行進的同時，攪拌頭2的軸肩4的位置不變，攪拌頭2的攪拌針3逐漸收回，收回的速度是5～15mm/min，由此攪拌針3實現回抽動作消除焊后匙孔，直到攪拌針從焊縫中抽出為止完成環縫6的焊接。

(4)焊后熱處理，其工藝為固溶處理+人工時效，固溶處理規范：535℃保溫50min+水淬，水淬要求水溫不大于30℃；人工時效規范：200℃保溫5h+空冷。