[發明專利]一種避免形成根部缺陷的攪拌摩擦焊接裝置及焊接方法

無效

• 申請號: 201310087492.8
• 申請日: 2013-03-19
• 公開（公告）號: CN103128437A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 劉會杰;趙運強;侯軍才;李金全
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 楊立超

1.一種避免形成根部缺陷的攪拌摩擦焊接裝置，它包括攪拌頭組件(1)和支撐底座(2)，攪拌頭組件(1)設置在支撐底座(2)的上方，其特征在于：攪拌頭組件(1)包括上軸肩(1-1)、攪拌針(1-2)和下軸肩(1-3)，上軸肩(1-1)、攪拌針(1-2)和下軸肩(1-3)由上至下依次首尾連接制成一體，支撐底座(2)的中部開有凹槽(2-1)，下軸肩(1-3)的下端與支撐底座(2)中部的凹槽(2-1)相對應，上軸肩(1-1)的直徑(D0)大于下軸肩(1-3)的直徑(D2)大于攪拌針(1-2)的直徑(D1)，上軸肩(1-1)的直徑(D0)大于凹槽(2-1)的寬度(L)大于下軸肩(1-3)的直徑(D2)。

2.根據權利要求1所述一種避免形成根部缺陷的攪拌摩擦焊接裝置，其特征在于：上軸肩(1-1)的直徑(D0)是攪拌針(1-2)直徑(D1)的3倍～5倍，下軸肩(1-3)的直徑(D2)是攪拌針(1-2)直徑(D1)的1.5倍～2.5倍，凹槽(2-1)的寬度(L)比下軸肩(1-3)的直徑(D2)大1～5毫米。

3.根據權利要求2所述一種避免形成根部缺陷的攪拌摩擦焊接裝置，其特征在于：上軸肩(1-1)的直徑(D0)是攪拌針(1-2)直徑(D1)的4倍，下軸肩(1-3)的直徑(D2)是攪拌針(1-2)直徑(D1)的2倍，凹槽(2-1)的寬度(L)比所述下軸肩(1-3)的直徑D2大2毫米。

4.一種利用權利要求1所述裝置進行攪拌摩擦焊接的方法，其特征在于：所述一種避免形成根部缺陷的攪拌摩擦焊接方法的具體步驟如下：

步驟一、用夾具將第一被焊工件(3)和第二被焊工件(4)并排固定在支撐底座(2)的上表面上，使第一被焊工件(3)的一側與第二被焊工件(4)的一側接觸，第一被焊工件(3)與第二被焊工件(4)的接觸面位于凹槽(2-1)中心線的上方；

步驟二、將攪拌頭組件(1)移至第一被焊工件(3)與第二被焊工件(4)互相接觸的焊接起始位置，使攪拌頭組件(1)從第一被焊工件(3)與第二被焊工件(4)接觸面的上方扎入第一被焊工件(3)與第二被焊工件(4)的接觸面之間，直至上軸肩(1-1)下表面壓入第一被焊工件(3)和第二被焊工件(4)的接觸面之間的深度達到設定值h₁為止；

步驟三、使攪拌頭組件(1)沿第一被焊工件(3)與第二被焊工件(4)的接觸面的長度方向前行，直至焊接完成。

5.根據權利要求4所述一種避免形成根部缺陷的攪拌摩擦焊接方法，其特征在于：步驟二中攪拌頭組件(1)的旋轉速度為500～2000轉/分，攪拌頭組件(1)扎入第一被焊工件(3)與第二被焊工件(4)的接觸面之間的扎入速度為0.5～2毫米/分，攪拌頭組件(1)的前行速度為50～1000毫米/分。

6.根據權利要求5所述一種避免形成根部缺陷的攪拌摩擦焊接方法，其特征在于：步驟二中攪拌頭組件(1)的旋轉速度為1000轉/分，攪拌頭組件(1)扎入第一被焊工件(3)與第二被焊工件(4)的接觸面之間的扎入速度為1毫米/分，攪拌頭組件(1)的前行速度為200毫米/分。

7.根據權利要求4所述一種避免形成根部缺陷的攪拌摩擦焊接方法，其特征在于：步驟二中攪拌針(1-2)的長度h₃、第一被焊工件(3)的厚度h₂、上軸肩(1-1)壓入第一被焊工件(3)和第二被焊工件(4)的接觸面之間的深度h₁滿足以下關系：h₂＝h₁+h₃，其中h₁為0～0.5mm，第一被焊工件(3)的厚度與第二被焊工件(4)的厚度相同。