[發(fā)明專利]一種減少高熔點材料攪拌頭磨損的攪拌摩擦焊接方法

有效

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• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN107790870B
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發(fā)明（設計）人: 王志國;竇超;尹玉環(huán);崔凡;高嘉爽;封小松;李丹;郭立杰
• 申請（專利權）人: 上海航天設備制造總廠
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12
• 代理公司: 上海航天局專利中心 31107
• 代理人: 余岢

一種減少高熔點材料攪拌頭磨損的攪拌摩擦焊接方法，開始焊接前，攪拌針回抽至軸肩內(nèi)部，高速旋轉的攪拌頭以一定的壓入速度壓入被焊板材，到達指定壓深后，攪拌頭停留一段時間，待被焊材料充分軟化后，攪拌針以一定的伸出速度和旋轉速度從軸肩內(nèi)部伸出并扎入被焊材料內(nèi)部，伸出長度為被焊板材厚度減去0.1~0.2mm，待攪拌針伸出長度到達預定值后，攪拌頭整體以相同的旋轉速度向前移動，完成被焊板材的連接，焊接完成后，攪拌頭整體從被焊材料中拔出。該焊接方法與傳統(tǒng)的攪拌摩擦焊接方法相比，首先采用軸肩對被焊高熔點材料進行預熱，待被焊材料高溫軟化后再伸出攪拌針，有效的避免了攪拌針在扎入階段的磨損，延長了攪拌頭的使用壽命。

技術領域

本發(fā)明屬于焊接領域，涉及一種減少高熔點材料攪拌頭磨損的攪拌摩擦焊接方法。

背景技術

攪拌摩擦焊是一種新型的固相連接技術，其原理在于被焊材料在攪拌頭的高速旋轉摩擦產(chǎn)熱和軸向擠壓的共同作用下塑性流動、對接面被打碎而形成的一種固相連接。

相比于傳統(tǒng)的熔化焊接方法，攪拌摩擦焊具有熱輸入、焊接變形小，力學性能優(yōu)異等特點。現(xiàn)已廣泛應用于低熔點材料，如鋁、鎂合金的焊接。而在高熔點材料的焊接領域，由于被焊材料熔點高、硬度高、流變應力大，攪拌頭在焊接過程中嚴苛的熱機載荷作用下而快速磨損失效，因此攪拌頭的使用壽命短限制了攪拌摩擦焊技術在高熔點材料焊接領域的應用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對高熔點材料攪拌摩擦焊時攪拌頭磨損嚴重、使用壽命短的問題，提供了一種減少高熔點材料攪拌頭磨損的攪拌摩擦焊接方法。

為減小高熔點材料焊接過程中攪拌頭的磨損，本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的。

一種減少高熔點材料攪拌頭磨損的攪拌摩擦焊接方法，包括如下步驟：

第一步，將攪拌針回抽到軸肩內(nèi)部至攪拌針的端部與軸肩內(nèi)孔齊平或略低于軸肩內(nèi)孔。

第二步，開啟攪拌摩擦焊設備，設定主軸旋轉速度，攪拌頭下移至被焊材料表面，采用0.5mm/min~2mm/min的壓入速度將攪拌頭壓入被焊材料，壓入深度為0.1~0.3mm。

第三步，到達設定的壓入深度后，攪拌頭在原位置停留一段時間，停留時間一般為3~30s。

第四部，被焊材料充分軟化后，攪拌針以1mm/min~15mm/min的壓入速度扎入被焊材料內(nèi)部，攪拌針伸出長度等于被焊板材厚度減去0.1~0.2mm。

第五步，攪拌針伸出長度到達指定值時，軸肩連同攪拌針沿對接面軌跡移動完成焊接。

第六步，焊接完成后，若焊縫為非閉合環(huán)焊縫，軸肩連同攪拌針同步從被焊材料中拔出，若焊縫為環(huán)焊縫，可采取攪拌針隨焊逐步回抽的方式實現(xiàn)環(huán)焊縫的無匙孔攪拌摩擦焊。

本發(fā)明提供的一種減少高熔點材料攪拌頭磨損的攪拌摩擦焊接方法，與現(xiàn)有技術相比，其優(yōu)點在于：

一、通過攪拌針回抽至軸肩內(nèi)部然后再壓入被焊材料的方式，用軸肩對被焊材料進行預熱，待被焊材料充分軟化后伸出攪拌針可以有效減少攪拌頭冷態(tài)扎入階段攪拌頭的磨損，從而延長攪拌頭的使用壽命。

二、當攪拌針的長度磨損后，可以通過調(diào)節(jié)攪拌針的伸出長度繼續(xù)使用，滿足產(chǎn)品的焊透要求。

三、本發(fā)明提出的減少高熔點材料攪拌頭磨損的攪拌摩擦焊接方法具備操作簡單，適應性強等特點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的焊接初始階段示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例的焊接壓入階段示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例的焊接停留階段示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例的攪拌針伸出階段示意圖；