[發明專利]使用至少兩個交替模式的脈沖摩擦攪拌焊接方法，每個模式都具有前進速度，所述前進速度的平均值明顯不同

有效

• 申請號: 200980125071.1
• 申請日: 2009-06-16
• 公開（公告）號: CN102076455A
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發明（設計）人: I·保德蘇爾;C·翰特拉艾斯;J-P·亞美尼亞
• 申請（專利權）人: 愛爾康何納呂公司
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12
• 代理公司: 北京北翔知識產權代理有限公司 11285
• 代理人: 楊勇;鄭建暉

技術領域

本發明涉及通過摩擦攪拌焊接方法來進行金屬零件的焊接。更具體地，本發明涉及將具有非常不同的機械特性的兩個零件焊接在一起。?

背景技術

通常我們知道，在制造用于航空結構的半成品和結構件時，某些所需的性能一般不能彼此獨立地同時進行優化。表示為“靜態機械強度”(具體是拉伸強度Rm和屈服強度Rp0.2)的性能，以及表示為“損傷容限”(具體是對裂紋擴展的強度和阻抗力)的性能有時就是這樣。對于結構件設計的每次使用，必須在靜態機械性能和損傷容限性能之間需求一種適當的平衡。在此將其稱為“性能平衡”。如果需要的話，在某些情況下，另外的性能，比如耐腐蝕性也可包括在性能平衡中，并且確定被稱為“靜態機械性能”或“損傷容限”中的兩個或兩個以上性能(比如具有互不相容傾向的屈服強度和伸長率)之間的平衡同樣是必要的。對于某些零件或結構件，需要對性能平衡進行優化是特別重要的，對于這些零件或結構件，如果靜態機械性能在其幾何形狀的一端得到優化，而損傷容限在其幾何形狀的另一端得到優化的話，就能夠得到最好的結果。對結構件的每一部分具有優化特性的零件進行焊接就能夠得到具有優化性能的結構件。?

專利申請EP?1799391(Alcan?Rhenalu)公開了包括由不同性能平衡的鋁合金制造的至少兩部分的結構件的制造方法，所述兩部分被焊接在一起，而且所述部分的其中之一(i)由不同于所述兩部分中的另一部分的鋁合金制成和/或(ii)具有不同于所述兩部分中的另一個的初始冶金狀態，并且其中所述兩部分中的至少一個在焊接之前被預回火，其中該結構件在焊接后回火，使得所述兩部分中的每一個都為最終的冶金狀態。?

TWI(焊接研究所)在英國于20世紀90年代開始進行摩擦攪拌?焊接方法的研究。該方法在鋁合金裝配領域得到迅速發展。其原理是借助于經由一個使待組裝的兩種材料混合的旋轉工具施加至金屬的強剪切力來實現非熔融焊接。首先，在移動所述工具從而逐步實現焊接之前，通過摩擦金屬表面上的肩部來加熱金屬，由此減小屈服應力。所述肩部還可容納該金屬并保持壓力，以避免該金屬噴射到焊接區以外。?

該方法可避免產生熱開裂問題，尤其能夠焊接被視為不可熔融焊接的合金，比如含有鎂的合金2XXX或含有銅的合金7XXX，這些都是通常在航空結構中使用的合金。?

摩擦攪拌焊接方法的主要參數是：工具幾何形狀的選擇、工具的旋轉速度和前進速度(也稱為焊接速度)，以及施加在工具上的力。這些參數并非是彼此獨立的。通常地，例如，旋轉速度必須隨著焊接速度的增加而增加。另外，優化的焊接速度通常與焊接厚度成反比(參見例如“Le?soudage?par?friction-malaxage”，R.CAZES，Les?Techniques?de?l’Ingénieur，BM7746?1-9)。?

專利申請DE?199?53?260A1系統地描述了焊接速度、旋轉速度、施加的力、工具高度的循環變化的可能性，但沒有明確指出所選擇的實施方案以及在何種情況下這些實施方案是有利的。?

專利申請US?2004-046003描述了工具旋轉速度的循環變化，以改善塑化金屬的混合。?

專利US?6,450,394描述了使用摩擦攪拌焊接來制造機身結構件的方法。此專利提到了改變焊接速度和旋轉速度以使焊接條件適合于不同產品厚度的可能性。焊接的參數應該與待焊接的合金相適應，特別是與其熱硬度或者熱屈服應力相適應。對于在給定冶金狀態下的每一種合金，對于給定的焊接厚度，能夠在工具的焊接速度和旋轉速度方面得到優化的焊接條件。優化的前進速度通常是能夠獲得滿意焊接質量，尤其是沒有孔和沒有表面缺陷的最高速度。當焊接兩種具有不同機械特性、特別是具有不同熱屈服應力的金屬材料時，一般使用最適合于該合金中的任一種的參數之間的中間焊接參數。但是，在一些情況下，特別是當兩種待焊接材料之間熱屈服應力差別很大時，找到滿意的中間條件實際上是很困難，甚至是不可能的。?

有必要提供一種方法，以能夠對該問題提供解決方案，該方法包括通過摩擦攪拌焊接來焊接具有不同金屬合金(尤其是具有很大不同的熱屈服應力)的兩個或兩個以上的零件。?

發明內容

本發明的目的是通過摩擦攪拌來對至少一個由金屬合金A制成的第一零件和至少一個由不同的金屬合金B制成的第二零件進行焊接的方法，其中：?

--所述第一零件和第二零件并排放置，?

--借助于以被稱為前進速度的速度移動的旋轉工具，實現所述第一零件和第二零件之間的連接，?