[發(fā)明專利]一種摩擦焊接質(zhì)量檢測評定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710686475.4
• 申請日: 2017-08-11
• 公開（公告）號: CN109382578B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 秦國梁;敖志勇;江海紅;耿培皓;周軍
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

本發(fā)明公開了一種摩擦焊接質(zhì)量檢測評定方法，它解決了摩擦焊接接頭質(zhì)量評定的問題，能夠根據(jù)摩擦焊接頭飛邊的尺寸大小和彎曲角度，實(shí)現(xiàn)對摩擦焊接接頭質(zhì)量的評定，飛邊形貌更為直觀，檢測方式更為簡單方便，由飛邊形貌這一直觀表征的檢測，可以快速、準(zhǔn)確的評定焊接接頭的質(zhì)量。其技術(shù)方案為：確定表征焊接接頭質(zhì)量合格的飛邊的特征參數(shù)范圍；實(shí)施焊接操作，采集焊接后試樣飛邊的特征參數(shù)；基于特征參數(shù)范圍，根據(jù)特征參數(shù)，評定焊接接頭的質(zhì)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種摩擦焊接質(zhì)量檢測評定方法。

背景技術(shù)

摩擦焊是一種典型的固相連接技術(shù)。由于其焊接過程溫度低、沒有金屬熔化現(xiàn)象，在頂鍛壓力作用下接頭組織致密、低應(yīng)力、高強(qiáng)度、低能耗的優(yōu)點(diǎn)。在航空、航天、汽車以及能源等工業(yè)領(lǐng)域均得到了廣泛的應(yīng)用。

摩擦焊接過程中，在摩擦壓力、頂鍛壓力的作用下將有可能含有氧化膜等雜質(zhì)的初始摩擦表面金屬擠出摩擦界面，從而保證由潔凈的金屬形成摩擦接頭，是避免“灰斑”、未焊合等焊接缺陷形成、確保合格焊接質(zhì)量的基礎(chǔ)。但是由于摩擦壓力、頂鍛壓力以及轉(zhuǎn)速等焊接工藝參數(shù)對摩擦焊接頭質(zhì)量的影響機(jī)制較為復(fù)雜，目前尚沒有合適的模型能夠確定合格焊接質(zhì)量的焊接工藝參數(shù)范圍，都是根據(jù)力學(xué)性能測試結(jié)果來判斷焊接質(zhì)量，缺乏對摩擦焊接接頭質(zhì)量的直接檢測分析。

在旋轉(zhuǎn)摩擦焊接和非旋轉(zhuǎn)摩擦焊接過程中，飛邊作為摩擦焊接頭的典型宏觀形貌(包括飛邊的尺寸大小和形態(tài))，可以用來表征接頭中摩擦界面塑性金屬擠出的情況；而摩擦界面上氧化膜完全擠出、由潔凈的金屬形成接頭是獲得合格摩擦焊接頭的基本條件。因此，摩擦焊接頭飛邊可以用來表征摩擦焊接頭的質(zhì)量。對于焊接工藝參數(shù)、塑性材料流動(dòng)、飛邊形貌、焊接質(zhì)量之間的關(guān)系，從旋轉(zhuǎn)摩擦焊技術(shù)發(fā)明至今，研究工作者進(jìn)行了大量的研究工作，為通過觀察飛邊形貌評判焊接接頭性能、優(yōu)化焊接工藝等提供了依據(jù)。

例如當(dāng)轉(zhuǎn)速過低或頂鍛壓力過小時(shí)，摩擦界面材料的溫度低、塑性較差、塑性流動(dòng)速度較低，在較低的頂鍛壓力下，摩擦界面上原有的氧化物很難被擠出而殘留在接頭中形成夾渣、灰斑、未焊合等缺陷；此種條件下，由于頂鍛過程中擠出的塑性金屬較少，因而形成的飛邊尺寸較小。而當(dāng)轉(zhuǎn)速過高或頂鍛壓力過大時(shí)，摩擦界面材料的溫度高、塑性好、材料流動(dòng)性好，在大的頂鍛壓力下，大量的摩擦界面塑性金屬被擠出，形成尺寸很大的飛邊；此時(shí)由于有過多高溫材料被擠出，導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)縮短量過大甚至使得焊接接頭中心未能形成有效的冶金結(jié)合而形成未焊合的缺陷。由此，當(dāng)飛邊尺寸大小和彎曲角度滿足一定范圍要求時(shí)，即可認(rèn)為帶有氧化物的初始摩擦界面上的材料全部被擠出，從而露出潔凈的摩擦界面，具備了形成合格接頭的基本條件，此時(shí)的焊接接頭質(zhì)量滿足工藝標(biāo)準(zhǔn)。

但就目前的旋轉(zhuǎn)摩擦焊接接頭質(zhì)量評定方法而言，對建立旋轉(zhuǎn)摩擦焊接接頭質(zhì)量與飛邊形貌之間關(guān)系從而形成焊接質(zhì)量評定方法方面缺乏相應(yīng)的研究。此外，在之前的工藝評定方法中，飛邊形貌均只是作為一種肉眼觀測的經(jīng)驗(yàn)性輔助參照物，沒有形成相對統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和評定機(jī)制，亟待完善。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中對于摩擦焊接過程中接頭質(zhì)量評定的問題，尚缺乏有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于飛邊檢測的摩擦焊接質(zhì)量檢測評定方法，通過檢測飛邊尺寸大小和形態(tài)來實(shí)現(xiàn)對旋轉(zhuǎn)摩擦焊接頭質(zhì)量進(jìn)行快速且準(zhǔn)確評定。

一種摩擦焊接質(zhì)量檢測評定方法，包括以下步驟：

(1)確定表征焊接接頭質(zhì)量合格的飛邊的特征參數(shù)范圍；

確定將帶有氧化物的初始摩擦界面上的材料全部擠出時(shí)飛邊的下臨界特征參數(shù)，以及摩擦界面塑性金屬完全擠出時(shí)飛邊的上臨界特征參數(shù)，從而確定形成質(zhì)量合格焊接接頭的飛邊特征參數(shù)范圍；

(2)實(shí)施焊接操作，采集焊接后試樣飛邊的特征參數(shù)；

(3)基于步驟(1)的特征參數(shù)范圍，根據(jù)步驟(2)的特征參數(shù)，評定焊接接頭的質(zhì)量。