[發明專利]異種材料復合焊接方法

有效

• 申請號: 201611127695.5
• 申請日: 2016-12-09
• 公開（公告）號: CN106735969B
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 吳瑋;朱凌云;羅怡;張廣川;戚浩杰;楊剛
• 申請（專利權）人: 重慶理工大學
• 主分類號: B23K28/02
• 分類號: B23K28/02;B23K103/18
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 伍倫辰;李明

1.異種材料復合焊接方法，包括以下步驟：

(一)獲取焊接裝置，所述焊接裝置包括慣性摩擦焊機，所述慣性摩擦焊機具有正對且間隔設置的旋轉夾具和移動夾具；

(二)獲取由異種材料分別制得且整體均呈柱型的待焊件a和待焊件c，并將待焊件a夾緊安裝到慣性摩擦焊機的旋轉夾具，將待焊件c夾緊安裝到慣性摩擦焊機的移動夾具；

其特征在于：

上述步驟(一)中的所述焊接裝置還包括加熱器，所述加熱器包括殼體，所述殼體的內部具有加熱腔，所述加熱腔通過設置的加熱元件進行加熱；所述殼體的頂部具有通過鎖扣連接的頂蓋；所述殼體整體安裝在旋轉夾具和移動夾具之間，且旋轉夾具的夾持端與移動夾具的夾持端從所述殼體的兩個側面貫穿并伸入至所述加熱腔內部；殼體內的加熱元件通過電路與殼體外表面安裝的控制溫度變化的控制元件連接，加熱器內部的溫度通過溫度傳感器進行測量；

還包括以下步驟：

(三)獲取中間過渡層和頂壓棒；

所述中間過渡層為由性能與兩種母材接近，有較好互溶性的金屬或合金制成的待焊件b；所述中間過渡層為由熔點介于待焊件a和待焊件c之間的材料制得的待焊件b，待焊件b通過支承座安放在加熱器內部且整體處在待焊件a和待焊件c之間，且待焊件b的兩個端面分別與待焊件a和待焊件c的焊接面正對；

所述頂壓棒由耐高溫材料制得且采用可拆式套接件套在所述待焊件c的前端；

焊接前，操作移動夾具前進并施加頂緊預壓力，使得待焊件a焊接面和待焊件b的前端面正對接觸，頂壓棒的前端面與待焊件b的后端面正對接觸；

(四)中間過渡層與待焊件a之間的擴散焊接：

向加熱器內部通入保護氣體，啟動焊接，預壓力通過待焊件c、頂壓棒傳遞到待焊件a與待焊件b界面，使待焊件a與待焊件b緊密接觸；然后按設定的加熱溫度和焊接壓力進行待焊件a和待焊件b的非真空、常壓下的擴散焊接；

(五)摩擦焊前裝夾：待完成待焊件a和待焊件b連接后，打開加熱器，移動夾具松開并后退，取出頂壓棒，然后將待焊件c焊接面推出移動夾具端，并夾緊，再使移動夾具向前移動到至已與待焊件a連接在一起的待焊件b后端面，并保持一定距離；

(六)摩擦焊前預熱：若待焊件的材質需進行焊前預熱，則蓋上加熱器的頂蓋，選擇對應位置的加熱元件對待焊件進行預熱，預熱溫度在70-300℃之間；

(七)帶中間過渡層材料的慣性摩擦焊連接：將已焊接相連的待焊件b與待焊件a的焊接件與待焊件c之間采用慣性摩擦焊工藝焊接相連；

(八)焊后處理：緩冷保溫或消除殘余應力。

2.根據權利要求1所述的異種材料復合焊接方法，其特征在于：待焊件a與待焊件b均為同軸向設置的圓柱形結構；待焊件a的外圓直徑比待焊件b大至少10mm；且待焊件a的焊接面外凸形成有兩個同心的凸臺，其中一個凸臺在心部呈圓柱形，另一個凸臺呈圓筒形且位于在該焊接面邊緣；待焊件b上正對待焊件a的焊接面外凸形成有用于套接在對應的兩個凸臺的兩個套筒。

3.根據權利要求1所述的異種材料復合焊接方法，其特征在于：待焊件c與待焊件b為同軸向設置的圓柱形結構；待焊件c的焊接面內凹形成套筒狀結構，待焊件b與待焊件c正對的焊接面外凸形成有兩個同心的凸臺，其中一個凸臺為設置在心部且用于填充插接在待焊件c的套筒狀結構內部，另一個凸臺為位于在該焊接面邊緣的圓筒形且用于套接在待焊件c的套筒狀結構外部。

4.根據權利要求3所述的異種材料復合焊接方法，其特征在于：待焊件b正對待焊件c的焊接面上設置在心部的凸臺為圓錐臺。

5.根據權利要求3或4所述的異種材料復合焊接方法，其特征在于：所述待焊件c的套筒狀結構的內側面加工有螺紋，且所述螺紋上沿套筒狀結構的軸向開設有縱向槽。

6.根據權利要求1所述的異種材料復合焊接方法，其特征在于：所述頂壓棒的表面噴涂有高溫阻焊劑。

7.根據權利要求1所述的異種材料復合焊接方法，其特征在于：所述待焊件a與待焊件b之間的焊接面粗糙度小于Ra3.2。