[發明專利]填充式攪拌摩擦焊焊接T型接頭內側角焊縫的方法及裝置

有效

• 申請號: 201210418416.6
• 申請日: 2012-10-26
• 公開（公告）號: CN102922125A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 趙勇;王清曌;鄒家生;嚴鏗;葉友利;張如星;肖海林;周禮龍
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K20/26
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及一種攪拌摩擦焊方法及用于實施這種方法的裝置，特別是一種填充式攪拌摩擦焊焊接T型接頭內側角焊縫的方法及裝置。

背景技術

攪拌摩擦焊是一種新型低溫固相連接的技術，其特點在于焊接熱影響區顯微組織變化小，殘余應力比較低，焊接工件變形小，可焊熱裂紋敏感材料，適合異種材料的焊接，且操作過程方便，易于實現機械化、自動化，設備簡單，能耗低，功效高，并且無需添加焊絲，焊鋁合金、鎂合金時不需焊前除氧化膜，不需要保護氣體，成本低，焊接過程安全、無污染、無煙塵、無輻射等。這一系列的特點使攪拌摩擦焊受到了各國的廣泛關注和研究，在航天航空、船舶、高速列車、裝甲戰車等領域有著廣泛的應用。

T型接頭是焊件的斷面與另一焊接表面構成直角或近似直角的接頭，在焊接結構中被廣泛應用。攪拌摩擦焊焊接時，攪拌頭軸肩必須與被焊材料緊密接觸，為焊接過程提供足夠的摩擦熱，同時熔融的金屬要填滿攪拌頭軸肩處的空腔才能保證形成致密無缺陷的焊縫，而T型接頭內側的角焊縫成直角，所以采用攪拌摩擦焊的方法無法直接焊接T型接頭內側的角焊縫。

目前，攪拌摩擦焊對于角接焊縫的連接多采用在外側鑲嵌墊塊的方式，實現將任意角度角接焊縫頂部轉化成平面，從而轉化為類似平板對接焊進行焊接。這種方法存在以下缺陷：制作外側墊塊成本大，利用率不高，焊接結束后還需將墊塊的多余部分利用刨銑等方法加工去處，工序繁雜，不適合批量生產時使用。同時，外加墊塊的方式對于特殊的T型接頭而言，并不能使其角接處形成摩擦平面，即對于T型接頭，外嵌墊塊的工藝方法失效。以往對于較為特殊的角接焊縫T型接頭的焊接方法的相關專利多集中在熔化焊，攪拌摩擦焊由于其對焊接位置的要求尚未出現相關專利。

發明內容

本發明主要解決的問題在于，如何將焊接部位轉化成可供軸肩摩擦的平面，從而實現T型接頭的攪拌摩擦焊。

根據T型接頭的位置特征，本發明設計特定的夾具，并利用特定的墊塊，實現攪拌摩擦焊對于T型接頭焊接的可能。攪拌頭在與構成平面結構墊塊的熱機作用中，將攪拌頭軸肩產生的熱量高效傳入待焊件接頭金屬中，并在攪拌棒的熱機聯合作用下，實現T型接頭高質量的連接。

本發明公的一種填充式攪拌摩擦焊焊接T型接頭內側角焊縫的方法，將待焊的一組母材置于夾具中，利用鑲嵌與母材同質且截面為等腰直角三角形的工藝輔助墊塊填充T型接頭，使T型接頭內側角接部分獲得攪拌頭軸肩摩擦所需的平面，將難以實現攪拌摩擦焊的T型接頭轉化為平板對接焊。

該方法中，所述夾具包括相互對應并且可相對滑動的第一分體和第二分體，第一分體和第二分體相互移動改變間距以適應不同厚度母材的裝夾要求；所述第一分體接觸母材的一面與水平面成α=45°，第二分體接觸母材部分的兩斜面夾角β=90°，第一分體和第二分體的對接開口為γ=90°。

該方法中，工藝輔助墊塊的橫截面的斜邊長度大于所使用的攪拌頭的軸肩直徑；焊接時采用攪拌針，攪拌針的長度大于工藝輔助墊塊橫截面斜邊上的高，以保證焊透。

本發明還公開了一種用于實施上述方法的裝置，包括夾具、帶有攪拌針的攪拌頭、用于填充T型接頭并且與母材同質的工藝輔助墊塊，所述夾具包括相互對應并且可相對滑動的第一分體和第二分體，所述第一分體接觸母材的一面與水平面成α=45°，第二分體接觸母材部分的兩斜面夾角β=90°，第一分體和第二分體的對接開口為γ=90°；所述工藝輔助墊塊的橫截面為等腰直角三角形，其斜邊的長度大于攪拌頭的軸肩直徑；攪拌針的長度大于工藝輔助墊塊橫截面斜邊上的高。

有益效果：本發明的一種填充式攪拌摩擦焊焊接T型接頭內側角焊縫的方法，采用特定的夾具使T型接頭內側角焊縫處于平焊位置，并在內側角焊縫位置鑲嵌與母材同質的工藝輔助墊塊，在T型接頭內側角焊縫處構成攪拌頭軸肩摩擦所需的平面，利用墊塊與攪拌頭軸肩產生的摩擦熱加熱T型接頭焊縫，并在攪拌針的熱機聯合作用下形成攪拌摩擦焊焊縫；本發明的用于實現該方法的裝置，結構獨特，成本低廉，通用性強。本發明的方法和裝置可以實現攪拌摩擦焊對于T型接頭內側角焊縫的焊接，且由于同質墊塊與母材融為一體，能夠增加焊縫余高，接頭強度提高。

附圖說明

圖1為本發明的工作原理圖；

圖2為T型接頭焊縫斷面形態圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。

本發明是通過采用特定的夾具及工藝輔助墊塊5與實際焊件相配合，為攪拌頭6軸肩提供摩擦平面，從而實現攪拌摩擦焊焊接T型接頭內側角焊縫。