[發(fā)明專利]一種用于異種材料攪拌摩擦焊接的搭接接頭

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210307200.2
• 申請(qǐng)日: 2012-08-24
• 公開（公告）號(hào): CN102861999A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張華;孫大同;吳會(huì)強(qiáng);黃繼華;趙興科;陳樹海
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B23K35/02
• 分類號(hào): B23K35/02;B23K20/12
• 代理公司: 北京金智普華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于異種材料攪拌摩擦焊接的搭接接頭，屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

新材料的發(fā)展，使得異種材料的復(fù)合結(jié)構(gòu)在航天、航空以及汽車等工業(yè)領(lǐng)域具有非常大的應(yīng)用前景，而異種材料的焊接技術(shù)已經(jīng)成為解決異種材料復(fù)合結(jié)構(gòu)應(yīng)用前景的首要問題。由于被焊接的兩種金屬在物理性能以及化學(xué)性能等方面具有較大的差異，在界面處容易形成脆性的金屬間化合物，一方面起到連接兩種母材載體的作用，只有具備一定厚度的金屬間化合物層才能形成有效的焊接接頭；另一方面，當(dāng)所述金屬間化合物層厚度過大時(shí)，焊接接頭的強(qiáng)度和塑性將大大降低，因此，獲得適當(dāng)?shù)慕饘匍g化合物層厚度是實(shí)現(xiàn)異種材料良好焊接的關(guān)鍵問題。?

為了解決上述技術(shù)問題，現(xiàn)有技術(shù)中往往在被焊接金屬的焊接接頭上添加中間層物質(zhì)，中間層物質(zhì)的物理化學(xué)性能一般處于異種母材之間，然而，現(xiàn)有技術(shù)中的對(duì)接接頭不利于中間層物質(zhì)的添加，人們紛紛研究搭接接頭，但是，現(xiàn)有技術(shù)中的焊接搭接接頭一般是上下搭接，為了便于添加中間層，通常將中間層夾在上部母材和下部母材之間，見圖1，這無疑增大了搭接接頭的厚度，在摩擦攪拌焊接中，攪拌頭需要伸入下部的母材中才能進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁瑸榱吮ＷC較適宜的金屬間化合物層厚度，需要對(duì)攪拌頭的旋轉(zhuǎn)速度、攪拌頭的軸肩尺寸以及攪拌頭與接頭接觸時(shí)影響摩擦熱產(chǎn)生的因素進(jìn)行綜合考量，從而對(duì)攪拌頭提出了較高的設(shè)計(jì)要求，尤其在接頭的厚度較大時(shí)，位于上部和下部的接頭在攪拌過程中很容易與中間層物質(zhì)產(chǎn)生界面移動(dòng)，從而使攪拌頭的設(shè)計(jì)要求變得更高。?

因此，現(xiàn)有技術(shù)中缺少一種既便于添加中間層物質(zhì)又能夠在攪拌焊接中降低攪拌頭設(shè)計(jì)難度的搭接接頭。?

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種既方便添加中間層物質(zhì)又能降低攪拌頭設(shè)計(jì)難度的搭接接頭。?

為此，本發(fā)明提供一種用于異種材料攪拌摩擦焊接的搭接接頭，包括具?

有不同物理或者化學(xué)性能且厚度為a的第一接頭和第二接頭，所述第一接頭和所述第二接頭至少分別具有傾斜的搭接界面，所述第一接頭的傾斜的搭接界面的水平傾斜角為銳角θ，所述第二接頭的傾斜的搭接界面的水平傾斜角與所述銳角θ互為補(bǔ)角，所述第一接頭的搭接界面與所述第二接頭的搭接界面配合后使所述第一接頭和第二接頭處于同一水平面。

所述銳角θ與攪拌頭的軸肩直徑d的關(guān)系為：???。?

所述第一接頭和所述第二接頭還分別具有高度為h的豎直的搭接界面。?

所述豎直的搭接界面位于所述傾斜的搭接界面的上部。?

所述豎直的搭接界面位于所述傾斜的搭接界面的下部。?

所述銳角θ與攪拌頭的軸肩直徑d的關(guān)系為：?????????????????。?

所述銳角θ為30-60°。?

所述銳角θ為45°。?

所述第一接頭和/或所述第二接頭分別具有高出水平面的部分。?

還包括設(shè)置在所述搭接界面之間的中間層物質(zhì)。?

本發(fā)明還提供一種采用上述任一技術(shù)方案的搭接接頭的攪拌摩擦焊接方法。?

本發(fā)明提供的用于異種材料攪拌焊接的搭接接頭具有以下優(yōu)點(diǎn)：?

1.???本發(fā)明提供的用于異種材料攪拌摩擦焊接的搭接接頭，第一接頭和

第二接頭至少分別具有傾斜的搭接界面，所述第一接頭的傾斜的搭接界面的水平傾斜角為銳角θ，所述第二接頭的傾斜的搭接界面的水平傾斜角與所述銳角θ互為補(bǔ)角，將所述第一接頭和所述第二接頭通過所述傾斜的搭接界面搭接在一起，從而使得所述第一接頭和所述第二接頭位于同一水平面，相比于現(xiàn)有技術(shù)的上下搭接的搭接接頭來說，減少了搭接接頭的總體厚度，從而降低了對(duì)攪拌頭的設(shè)計(jì)要求；并且，所述傾斜的搭接界面方便中間層物質(zhì)的安裝。

???2.?本發(fā)明提供的用于異種材料攪拌摩擦焊接的搭接接頭，所述銳角θ與攪拌頭的軸肩直徑d的關(guān)系為：。銳角θ與所述攪拌頭的軸肩直徑d的該種關(guān)系可以保證所述中間層在添加后能夠始終位于所述攪拌頭的作用范圍內(nèi)，從而有利于改善焊接接頭的力學(xué)性能。?

3.?本發(fā)明提供的用于異種材料攪拌摩擦焊接的搭接接頭，所述第一接頭和所述第二接頭還分別具有高度為h的豎直的搭接界面。所述豎直的搭接界面可以位于所述傾斜的搭接界面的上部，也可以位于所述傾斜的搭接界面的下部。在所述搭接接頭上添加一定厚度的中間層物質(zhì)時(shí)，一般會(huì)考慮第一接頭和第二接頭的物理或化學(xué)性能的差別大小，在傾斜的搭接界面的基礎(chǔ)上增加豎直的搭接界面，可以滿足添加中間層物質(zhì)的同時(shí)，減小接頭焊縫的寬度，降低對(duì)攪拌頭軸肩的要求。?