[發明專利]一種釬料擠壓-返流填充攪拌摩擦焊匙孔的方法

有效

• 申請號: 201210585848.6
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN103071911A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 張貴鋒;焦偉民;張建勛
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K20/24
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 汪人和

1.一種釬料擠壓-返流填充攪拌摩擦焊匙孔的方法，其特征在于，包括以下操作：

在匙孔中預置釬料，然后在匙孔內加入填充塊，利用無針攪拌頭旋轉、摩擦T型填充塊并下壓，釬料接受傳導熱而熔化；液態釬料在由匙孔和填充塊組成的密閉環境內，受到填充塊的擠壓和攪拌，液態釬料被驅動而流動，飽滿填充匙孔底部間隙；由于液態釬料的不可壓縮性，其還沿側壁界面向上返流，填充側壁剩余間隙，并溶解側壁界面；利用液態釬料同時實現側壁和底部界面的致密化與合金化。

2.如權利要求1所述的釬料擠壓-返流填充攪拌摩擦焊匙孔的方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）將攪拌摩擦焊匙孔上部進行擴孔處理，加工成上寬下窄的臺錐形的匙孔，并預清理其內壁；

2）制備T型填充塊；

3）將釬料預置于臺錐形孔底部；

4）將T型填充塊預置入臺錐形孔內，并使T型蓋頭露出一定高度；

5）啟動無針攪拌頭，旋轉、摩擦T型填充塊并下壓，使T型填充塊向匙孔中擠壓；

6）攪拌頭下壓到與待補焊工件上表面基本平齊時，原位摩擦一定時間；

7）去除飛邊，使填充表面光滑。

3.如權利要求2所述的釬料擠壓-返流填充攪拌摩擦焊匙孔的方法，其特征在于，所述的步驟2）是以擴孔內徑為基準，按緊配合原則制備T型填充塊，其底部觸及或不觸及釬料；

T型填充塊的材質與母材相同，其中，T型填充塊的T型圓蓋頭的直徑接近或等于攪拌頭直徑，T型圓蓋頭的厚度為1～3mm。

4.如權利要求2所述的釬料擠壓-返流填充攪拌摩擦焊匙孔的方法，其特征在于，所述的步驟3）是將金屬的釬料預置于臺錐形匙孔底部。

5.如權利要求2所述的釬料擠壓-返流填充攪拌摩擦焊匙孔的方法，其特征在于，所述的步驟4）中T型蓋頭露出的高度為1～3mm。

6.如權利要求2所述的釬料擠壓-返流填充攪拌摩擦焊匙孔的方法，其特征在于，所述的步驟5）是啟動在T型填充塊上表面的無針攪拌頭，旋轉、摩擦并下壓，利用無針攪拌頭與T型蓋頭之間的摩擦熱和無針攪拌頭的下壓力，使T型填充塊一邊受熱一邊往臺錐形匙孔中旋壓；

在T型填充塊未完全壓入臺錐形匙孔前，已被無針攪拌頭驅動而使T形蓋頭以下的桿部與臺錐形匙孔內壁產生相對摩擦而破膜，同時受到無針攪拌頭的摩擦加熱和下壓力作用，T型填充塊的桿部升溫、軟化。

7.如權利要求2所述的釬料擠壓-返流填充攪拌摩擦焊匙孔的方法，其特征在于，所述的步驟6）是攪拌頭下壓到與待補焊工件上表面基本平齊時，原位摩擦的時間為1～18s；

利用無針攪拌頭對T型填充塊的摩擦、攪拌和扭轉，以及釬料受熱融化后的液相釬料在壓力下的填充和溶解，使T型填充塊與臺錐形匙孔周圍的材料受熱軟化、變形并破除T型填充塊和臺錐形匙孔接觸面的氧化膜；匙孔底部允許有一定厚度的凝固態合金化后的釬料存在。

8.如權利要求2所述的釬料擠壓-返流填充攪拌摩擦焊匙孔的方法，其特征在于，所述的T型填充塊的上半部分為T形蓋頭，用于和無針攪拌頭接觸摩擦并將熱量傳遞給整個T型填充塊及匙孔周圍的材料；下半部分為桿，是用于填充臺錐形匙孔的主要部分，其高度大于臺錐形匙孔的深度，桿體積大于臺錐形匙孔的體積。

9.如權利要求2所述的釬料擠壓-返流填充攪拌摩擦焊匙孔的方法，其特征在于，所述的T型填充塊為標準T型填充塊、雙T型填充塊或底部為臺錐形的非標準T型填充塊；

所述填充塊還能夠替換為圓柱形填充塊，圓柱形填充塊的高度、體積均應大于臺錐形匙孔的高度、體積。

10.如權利要求2所述的釬料擠壓-返流填充攪拌摩擦焊匙孔的方法，其特征在于，所述T型填充塊為與待補焊工件一樣的材質，或者選擇硬度和強度低于無針攪拌頭的、與待補焊工件不同的材質。