[發明專利]一種熱源輔助復合式雙軸無針動態攪拌摩擦焊接方法

有效

• 申請號: 201710477544.0
• 申請日: 2017-06-21
• 公開（公告）號: CN107150166B
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發明（設計）人: 趙升噸;張鵬;李靖祥;趙永強;董朋
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賀建斌

1.一種熱源輔助復合式雙軸無針動態攪拌摩擦焊接方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)待焊工件的裝夾：將第一待焊工件(1)和第二待焊工件(2)通過負極動態夾持頭(3)、正極動態夾持頭(4)、第一導向預緊輪(5)和第二導向預緊輪(6)裝夾固定在焊接工作臺上，使第一待焊工件(1)和第二待焊工件(2)只能隨焊接工作臺沿接縫方向移動；第一待焊工件(1)和第二待焊工件(2)之間為無間隙對接，第一導向預緊輪(5)和第二導向預緊輪(6)需要進行絕緣處理；

2)待焊工件的預熱：正極動態夾持頭(4)、第二待焊工件(2)、第一待焊工件(1)、負極動態夾持頭(3)通過導線(11)和直流開關電源(10)連接形成閉合電流回路，直流開關電源(10)上電，電流流過待焊工件內部產生電阻熱，使第一待焊工件(1)和第二待焊工件(2)接縫處的金屬材料軟化，直流開關電源(10)提供500～3000A的電流，電壓為3～20V；

3)攪拌摩擦焊接：高速旋轉的第一攪拌頭(7)和第二攪拌頭(8)分別壓入第一待焊工件(1)和第二待焊工件(2)接縫的兩側，壓入深度為0.1～1mm，使接縫處的金屬組織在軸肩(a)和葉片狀刀刃(c)的攪拌摩擦作用下達到塑化狀態，第一攪拌頭(7)和第二攪拌頭(8)的轉速為500～2000轉/分鐘；同時，第一攪拌頭(7)和第二攪拌頭(8)上連接的超聲波激振器(9)打開，沿第一攪拌頭(7)和第二攪拌頭(8)軸線A-A方向對接縫處塑化的金屬進行微鍛處理，使焊縫處的金屬組織晶粒得到細化；第一待焊工件(1)和第二待焊工件(2)隨焊接工作臺沿著接縫的方向向前進給運動，進給速度為20～300mm/min，塑化的金屬在第一攪拌頭(7)和第二攪拌頭(8)的攪拌及擠壓作用下，不斷填充到攪拌頭移動后所形成的空腔中，并逐漸冷卻凝固形成最終焊縫(1-2)，從而完成第一待焊工件(1)和第二待焊工件(2)接縫的攪拌摩擦焊接；

所述的第一攪拌頭(7)和第二攪拌頭(8)采用無攪拌針式攪拌頭，由軸肩(a)、夾持區(b)和葉片狀刀刃(c)組成，采用工具鋼制成，其中軸肩(a)的端面為平面型，葉片狀刀刃(c)之間的間隙為凹面型，葉片狀刀刃(c)的端面與軸肩(a)的端面平齊，夾持區(b)或者攪拌頭夾具需要進行絕緣處理，葉片狀刀刃(c)促使塑化的金屬組織沿攪拌頭旋轉的方向從前往后運動，葉片狀刀刃(c)與軸肩(a)之間的內凹槽包攏塑化的金屬并對焊縫施加頂鍛壓力，促使焊縫成形光滑平整。

2.根據權利要求1所述的一種熱源輔助復合式雙軸無針動態攪拌摩擦焊接方法，其特征在于：所述的負極動態夾持頭(3)和正極動態夾持頭(4)由夾持座和滾珠組成，夾持座和滾珠采用導電材料制作而成，夾持座外殼需進行絕緣處理。