[發明專利]在攪拌摩擦焊工藝中減少攪拌頭磨損的方法

有效

• 申請號: 201310617154.0
• 申請日: 2013-11-28
• 公開（公告）號: CN103612009A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 劉立安;楊斯達;胡明華;羅志強;孫峰;張柳峰
• 申請（專利權）人: 上海航天精密機械研究所
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及攪拌摩擦焊接方法，具體涉及焊接硬化狀態鋁合金時減少攪拌頭磨損的方法。

背景技術

攪拌摩擦焊的基本原理為：在焊接過程中，利用高速旋轉的攪拌頭與被焊材料摩擦產生的熱量使被焊材料局部塑化，當攪拌頭沿著對接面移動時，塑化的材料在攪拌頭的擠壓下形成致密的固相焊縫。焊接過程可分為攪拌頭扎入和平移焊接兩個階段。從發明至今，攪拌摩擦焊已成功焊接鋁合金、鎂合金等材料。但在焊接硬化狀態的鋁合金（2219-T87、2A14-T6）時，攪拌頭扎入被焊材料階段，由于被焊材料為“冷態”，被焊材料硬度大導致攪拌頭出現較為明顯的磨損。在穩態焊接階段，被焊材料被充分加熱而軟化，兩者之間磨損很小。攪拌頭制作成本高昂，扎入階段的磨損降低了攪拌頭的使用壽命，降低攪拌摩擦焊接技術的經濟效益。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明為了解決常規攪拌摩擦焊起始階段攪拌頭扎入被焊材料時屬于“冷態”摩擦，由于被焊材料硬度大而導致的攪拌頭明顯磨損，降低攪拌頭的使用壽命，降低攪拌摩擦焊接技術的經濟效益。本發明提供了一種在攪拌摩擦焊工藝中減少攪拌頭磨損的方法，解決上述問題的具體技術方案如下：

根據本發明提供的在攪拌摩擦焊工藝中減少攪拌頭磨損的方法，包括如下步驟：

步驟一、根據被焊材料3的厚度，在兩個被焊材料3的焊接起始處裝配一個軟質材料2，軟質材料2的厚度與被焊材料3的厚度相同，寬度為被焊材料3的5～8倍，長度為被焊材料3的5～8倍；

步驟二、將攪拌頭1對準軟質材料2的中心，并開始以300rpm～1000rpm的旋轉速度旋轉、并以0.1mm/min～2.0mm/min的速度向軟質材料2運動；

步驟三、攪拌頭1的軸肩11與軟質材料2接觸后，攪拌頭1在軟質材料2中旋轉摩擦，攪拌頭1與軟質材料2摩擦產熱，熱量傳導至被焊材料3，使被焊材料3充分軟化；

步驟四、攪拌頭1沿對接面31以300rpm～1000rpm的旋轉速度旋轉、并以500mm/min～300mm/min的速度向焊接終止處運動，完成焊接。

優選地，軟質材料2為與被焊材料3同牌號的退火后軟化的比被焊材料3硬度低的鋁合金。

優選地，軟質材料2與被焊材料3焊接或者是機械壓緊方式緊密貼合。

優選地，軟質材料2的寬度為被焊材料3的5～6倍，長度為被焊材料3的5～6倍。

優選地，步驟三中攪拌頭1在軟質材料2中旋轉摩擦20秒～40秒。

優選地，被焊材料3為硬化狀態的鋁合金。

優選地，攪拌頭1在軟質材料2和被焊材料3中的旋轉速度不同。

優選地，在步驟一中，針對6mm厚的2219～T87鋁合金材料的攪拌摩擦焊，使用2219-O鋁合金或者1060鋁合金作為軟質材料，軟質材料尺寸為6mm（厚度）×40mm（寬度）×40mm（長度）；步驟二中攪拌頭以800rpm旋轉速度、1.0mm/min速度扎入軟質材料；步驟三中攪拌頭旋轉摩擦30秒；步驟四中旋轉速度為800rpm，速度為100mm/min。

優選地，在步驟一中，針對5mm厚的2A14-T6鋁合金材料的攪拌摩擦焊，使用2A14-O鋁合金或者5A06-O鋁合金作為軟質材料，軟質材料尺寸為5mm（厚度）×35mm（寬度）×40mm（長度）；步驟二中攪拌頭以600rpm旋轉速度、1.0mm/min速度扎入軟質材料；步驟三中攪拌頭旋轉摩擦30秒；步驟四中旋轉速度為800rpm，速度為150mm/min。

優選地，軟質材料2為與被焊材料3同牌號的退火后軟化的鋁合金或純鋁。

與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：

本發明在兩個被焊材料的焊接起始處裝配一個軟質材料，使攪拌頭扎入時與軟質材料摩擦，由于軟質材料硬度小，攪拌頭磨損??；攪拌頭與軟質材料摩擦產熱并傳導至被焊材料使之被充分軟化，攪拌頭平移焊接時，攪拌頭磨損量與常規攪拌摩擦焊相當，即降低了整個焊接過程中的攪拌頭磨損量。而且本發明工藝簡便，易于實現提高攪拌頭的壽命，提高了攪拌摩擦焊技術的經濟效益。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯：

圖1是本發明所提供方法實施的示意圖。

圖中：

1是攪拌頭；

11是攪拌頭軸肩；

2是軟質材料；

3是被焊材料；

31是對接面。

具體實施方式