[發明專利]一種高強鋁合金的攪拌摩擦焊方法

在審

• 申請號: 201711226874.9
• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN107717209A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 張華;趙常宇;崔冰;常志龍;邵童閣
• 申請（專利權）人: 北京石油化工學院
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K103/10
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司11260
• 代理人: 鄭立明,李闖

技術領域

本發明涉及金屬材料連接技術領域，尤其涉及一種高強鋁合金(所述高強鋁合金是指室溫時抗拉強度不低于600MPa且250℃時抗拉強度不低于280MPa的鋁合金)的攪拌摩擦焊方法。

背景技術

攪拌摩擦焊(Friction Stir Welding，FSW)是利用一種特殊形式的攪拌頭邊旋轉邊前進，通過攪拌頭與工件的摩擦產生熱量，摩擦熱使該部位金屬處于熱塑性狀態，并在攪拌頭的壓力作用下從其前端向后部塑性流動，從而使待焊件壓焊為一個整體。與傳統的焊接方法相比，攪拌摩擦焊具有接頭質量高、焊接變形小、殘余應力小、焊接過程無污染等優點，是鋁、鎂等輕合金的優選焊接方法，因此自1991年英國焊接研究所(The Welding Institute)發明這一固相焊接技術以來，攪拌摩擦焊被廣泛用于航空航天，軌道運輸，海洋船舶等領域。攪拌摩擦焊的焊縫從組織上可分為四種不同的區域：焊核區(Weld Nugget Zone，WNZ)、熱機影響區(Thermo-Mechanically Affected Zone，TMAZ)、熱影響區(Heat-Affected Zone，HAZ)和軸肩影響區(Should-Affected Zone，SAZ)，這四個區域的組織差異較大，例如：焊核區由經過回復再結晶的細小等軸晶組成，而熱機影響區由未經再結晶拉長的晶粒組成；由于組織成分上的差異，這四個區域的抗應力腐蝕能力存在很大差異，通常熱機影響區和熱影響區的抗應力腐蝕能力較弱，因此如何提高攪拌摩擦焊焊接接頭的抗應力腐蝕能力成為亟待解決的技術問題。

在現有技術中，提高攪拌摩擦焊焊接接頭抗應力腐蝕能力的處理方法是在對待焊件進行攪拌摩擦焊后對焊接接頭進行熱處理。但熱處理工藝會受到設備限制，大的結構件無法應用，而且處理過程較為復雜，處理時間較長，升降溫過程較難精準控制，因此這種處理方法存在很大的不穩定性。

發明內容

針對現有技術中的上述不足之處，本發明提供了一種高強鋁合金的攪拌摩擦焊方法，不僅可以方便有效地提高攪拌摩擦焊焊接接頭的抗應力腐蝕能力，延長攪拌摩擦焊焊接接頭的使用壽命，而且能夠減少處理過程、提高處理效率、節省處理時間，使處理效果穩定可靠，經濟實用。

一種高強鋁合金的攪拌摩擦焊方法，在對高強鋁合金待焊件進行攪拌摩擦焊的同時，同步對焊接完成部分進行冷噴涂處理，在高強鋁合金焊接接頭處形成冷噴涂層。

優選地，所述對焊接完成部分進行冷噴涂處理包括：采用粒度為20～30μm的冷噴涂顆粒對焊接完成部分進行冷噴涂處理，送粉速率為30g/min，送粉距離為25mm，使高強鋁合金焊接接頭處形成厚度為2mm的冷噴涂層。

優選地，所述的冷噴涂顆粒為純鋁顆粒、2000系列高強鋁合金顆粒、6000系列高強鋁合金顆粒、7000系列高強鋁合金顆粒中的至少一種。

優選地，所述的焊接完成部分是指高強鋁合金焊接接頭處完成焊接并且溫度場為400℃的位置。

優選地，對高強鋁合金待焊件進行攪拌摩擦焊與對焊接完成部分進行冷噴涂處理位于高強鋁合金待焊件的同一側或位于高強鋁合金待焊件的不同側。

優選地，對高強鋁合金待焊件進行攪拌摩擦焊的速度與對焊接完成部分進行冷噴涂處理的速度相同。

優選地，所述高強鋁合金待焊件的材料為可熱處理強化的2000系列高強鋁合金、6000系列高強鋁合金、7000系列高強鋁合金。

優選地，所述攪拌摩擦焊為傳統攪拌摩擦焊、雙軸肩攪拌摩擦焊、靜軸肩攪拌摩擦焊中的至少一種。