[發明專利]一種攪拌摩擦塞釬焊方法

有效

• 申請號: 201010136835.1
• 申請日: 2010-03-31
• 公開（公告）號: CN101791747A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發明（設計）人: 黃永憲;劉會杰;馮吉才;李金全;田英;韓冰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B23K28/02
• 分類號: B23K28/02;B23K20/12;B23K1/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 劉同恩

技術領域

本發明涉及一種塞焊方法。

背景技術

利用攪拌摩擦焊接方法可以獲得高質量的焊接接頭，但是在工程實際操作中，焊縫尾 部會出現匙孔。工程上用來解決攪拌摩擦焊縫匙孔的方法主要有：熔焊和摩擦塞焊。熔焊 一般選用鎢極氬弧焊填絲的方式來實現，摩擦塞焊是耗材摩擦焊接，使用的工具為旋轉移 動的塞棒，摩擦使具有缺陷的焊縫和塞棒處于塑性狀態，塞棒急停并對其施加頂鍛力，形 成焊縫。然而經上述兩種方法處理過的“匙孔”并不能實現優良的力學性能。若采用傳 統的熔焊方法進行補焊，其接頭強度會有較大幅度的降低，直接影響焊接結構的承載能力 和效率。

常規的攪拌摩擦點焊是在摩擦熱和塑性變形能的作用下，形成連接的點接頭。其過程 為一個非消耗的攪拌頭高速旋轉，通過施加頂鍛壓力插入連接工件中，攪拌頭與工件之間 的摩擦，使金屬軟化并發生塑性流動，保持攪拌頭壓力并使軸肩接觸工件表面，繼續旋轉 一定時間，完成連接后攪拌頭從工件中退出，在點焊縫中心留下匙孔。針對匙孔的問題， 德國GKSS研究中心于1999年發明了無匙孔的攪拌摩擦點焊，采用特殊的攪拌頭，該攪 拌頭由最內部的攪拌針、中間具有軸肩功能的套筒和最外側的夾套組成，夾套在焊接時固 定，不發生旋轉，套筒和最內層的攪拌針在焊接時既發生旋轉也發生沿軸向的相對運動， 通過精確控制攪拌頭各部件的相對運動，在攪拌頭回抽的同時填充攪拌頭在焊接過程中形 成的匙孔。這種方法不但攪拌頭復雜，而且要完成復雜的相對運動，對設備的剛性和控制 精度要求嚴格，需要專門的焊接設備進行焊接，前期投入成本較大。專利(CN101053923A) 提出了一種雙面攪拌摩擦點焊技術，使焊接表面的壓入坑(匙孔)減少一半，但仍未能解 決遺留匙孔的問題。專利(CN1788911A)則采用了在焊接結束位置的焊接本體對接縫上 貼合一填充塊，攪拌頭沿著填充塊的外形面運動，直到攪拌頭的攪拌針脫離本體，再用機 械方法去掉填充塊的殘余部分的方法來有效的消除焊縫中的匙孔，但這種方法無法消除攪 拌摩擦點焊焊縫表面的匙孔。

可見，無論是攪拌摩擦焊，還是攪拌摩擦點焊，焊后所遺留匙孔的問題都是難于解決 的，也是因工程需要所必須解決的。

發明內容

本發明的目的是提供一種攪拌摩擦塞釬焊方法，以消除攪拌摩擦焊和攪拌摩擦點焊后 留有匙孔的問題。

本發明的方法是通過以下步驟實現的：步驟一、點焊：利用現有一體式焊具對被焊工 件進行攪拌摩擦點焊，一體式焊具參數的選擇：一體式焊具上的攪拌針的長度為3mm～ 9mm、一體式焊具的軸肩直徑為10mm～28mm、一體式焊具的旋轉速度為400轉/分鐘～ 1000轉/分鐘、一體式焊具的軸肩壓入量為0.1mm～0.3mm，點焊時，焊具逐漸扎入被焊 工件，焊具停止扎入后，繼續旋轉1秒～3秒，提起一體式焊具，在點焊縫中心形成匙孔； 步驟二、放入釬料：將釬料放入匙孔內；步驟三、攪拌摩擦塞釬焊：利用組合式焊具對點 焊縫中心形成匙孔進行攪拌摩擦塞釬焊，組合式焊具參數的選擇：組合式焊具上的攪拌針 的材質與被焊工件材質相同，攪拌針前端的錐體部分的形狀與匙孔的形狀吻合，攪拌針為 消耗件，組合式焊具上的軸肩的直徑為10mm～28mm，組合式焊具的旋轉速度為600轉/ 分鐘～1200轉/分鐘，組合式焊具上的軸肩的壓入量為0.05mm～0.1mm，攪拌摩擦塞釬焊 時，焊具逐漸扎入匙孔內，焊具停止扎入后，繼續旋轉3秒～5秒，釬料在摩擦熱的作用 下熔化，多余的液態釬料被擠出，攪拌針上的圓柱部分留在夾持體上的夾持孔中，攪拌針 上的錐體部分在摩擦熱的作用下塑性化，并填充在匙孔中，實現匙孔的攪拌摩擦塞釬焊。

本發明具有以下優點：一、本發明利用攪拌針的強化擠壓作用，使多余液態釬料被擠 出，在攪拌針和匙孔M周圍形成薄而致密的釬縫，改善了被焊工件接頭的致密性，實現 了攪拌摩擦焊和攪拌摩擦點焊焊縫匙孔的攪拌摩擦塞釬焊，即實現了匙孔的補焊，從而消 除了攪拌摩擦焊和攪拌摩擦點焊后的匙孔。二、攪拌摩擦塞釬焊時，焊具采用組合式焊具， 由于軸肩為非消耗件，可循環使用，攪拌針為消耗件，因此，組合式焊具方便更換。三、 本發明提出的無匙孔攪拌摩擦塞焊方法，操作簡單，適應性強。四、本發明既可用于兩個 工件疊放在一起的搭接接頭匙孔的補焊，也可用于單一工件匙孔的補焊。

附圖說明