[發(fā)明專利]鋼對(duì)接的感應(yīng)加熱-攪拌摩擦復(fù)合焊接方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711310215.3
• 申請(qǐng)日: 2017-12-11
• 公開（公告）號(hào): CN107877016B
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 谷文;谷松偉;谷豐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 一重集團(tuán)天津重工有限公司
• 主分類號(hào): B23K28/02
• 分類號(hào): B23K28/02;B23K20/12;B23K13/01
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 趙淑梅;李洪福

本發(fā)明公開了一種鋼對(duì)接的感應(yīng)加熱?攪拌摩擦復(fù)合焊接方法及裝置，用于攪拌摩擦焊的攪拌頭的焊接方向，設(shè)置有用于對(duì)待焊工件感應(yīng)加熱的感應(yīng)加熱裝置，所述的感應(yīng)加熱裝置通過(guò)連接裝置固定于攪拌頭所在的焊接臂上，使攪拌頭和感應(yīng)加熱裝置在焊接過(guò)程中同步焊接移動(dòng)。本發(fā)明所述的鋼對(duì)接的感應(yīng)加熱?攪拌摩擦復(fù)合焊接方法及裝置，焊接進(jìn)行中，感應(yīng)加熱裝置產(chǎn)生的熱量在攪拌頭前方的預(yù)熱區(qū)對(duì)待焊工件進(jìn)行充分預(yù)熱，高速旋轉(zhuǎn)的攪拌頭沿待焊工件的對(duì)接面壓入，實(shí)現(xiàn)焊接，采用感應(yīng)加熱作為輔助加熱熱源，實(shí)現(xiàn)鋼的可靠連接，既能保證焊接質(zhì)量，又能延長(zhǎng)攪拌頭壽命，降低焊接成本，是一種以感應(yīng)加熱作為輔助熱源的攪拌摩擦焊接方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及焊接領(lǐng)域，一種用于鋼對(duì)接的感應(yīng)加熱輔助軟化待焊工件的攪拌摩擦焊方法及裝置。

背景技術(shù)

目前，攪拌摩擦焊接技術(shù)是一種非常理想的固相焊接技術(shù)，與傳統(tǒng)的焊接方法相比，具有優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、焊接變形小、無(wú)污染等特點(diǎn)，特別是在薄板焊接中是其它焊接方法遠(yuǎn)不可相比的，已經(jīng)在造船、航空航天、軌道交通等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。

相對(duì)于鋁合金等低熔點(diǎn)材料而言，鋼的攪拌摩擦焊在焊接時(shí)需要更多的熱量，對(duì)攪拌頭的高溫耐磨性和韌性等提出了更高的要求，現(xiàn)有滿足鋼攪拌摩擦焊接的攪拌頭(聚晶立方氮化硼、鎢錸合金等)制造成本高，且焊接過(guò)程中由于熱輸入量不足易造成缺陷的產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)上述提出的技術(shù)問(wèn)題，而提供一種鋼對(duì)接的感應(yīng)加熱-攪拌摩擦復(fù)合焊接方法及裝置，用于解決現(xiàn)有的焊接方法，鋼等高熔點(diǎn)材料攪拌摩擦焊接，具有攪拌頭壽命低、成本高、質(zhì)量不穩(wěn)定等問(wèn)題。本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下：

一種鋼對(duì)接的感應(yīng)加熱-攪拌摩擦復(fù)合焊接方法，用于攪拌摩擦焊的攪拌頭的焊接方向，設(shè)置有用于對(duì)待焊工件感應(yīng)加熱的感應(yīng)加熱裝置，所述的感應(yīng)加熱裝置通過(guò)連接裝置固定于攪拌頭所在的焊接臂上，使攪拌頭和感應(yīng)加熱裝置在焊接過(guò)程中同步焊接移動(dòng)。

焊接進(jìn)行中，感應(yīng)加熱裝置產(chǎn)生的熱量在攪拌頭前方的預(yù)熱區(qū)對(duì)待焊工件進(jìn)行充分預(yù)熱，高速旋轉(zhuǎn)的攪拌頭沿待焊工件的對(duì)接面壓入。

當(dāng)攪拌頭的軸肩與待焊工件緊密接觸后，攪拌頭沿對(duì)接面向前移動(dòng)實(shí)現(xiàn)焊接，攪拌頭的摩擦熱與感應(yīng)加熱產(chǎn)生的輔助熱共同作用促使焊接區(qū)域發(fā)生塑化，并最終形成致密的焊縫。

作為優(yōu)選所述的感應(yīng)加熱裝置的底部表面同待焊鋼板的上表面平行，并且感應(yīng)加熱裝置底面同待焊鋼板上表面的間距為α，2mm≤α≤10mm。

作為優(yōu)選所述感應(yīng)加熱裝置和攪拌頭之間的距離為β，5mm≤β≤25mm，使待焊鋼板的溫度在焊接之前為γ，200℃≤γ≤600℃。

作為優(yōu)選所述攪拌頭的轉(zhuǎn)速為300r/min～800r/min，焊接速度為50mm/min ～120mm/min，軸肩下壓量為0.1mm～0.3mm。

作為優(yōu)選所述的感應(yīng)加熱裝置采用雙線圈水冷感應(yīng)器，電流頻率為8kHz。

作為優(yōu)選所述待焊工件底部鋪設(shè)有阻熱墊，所述阻熱墊的阻熱材料為隔熱溫度在1200℃的氣凝膠。

作為優(yōu)選所述攪拌頭為陶瓷基復(fù)合材料或高溫合金材料；所述待焊工件為普通碳鋼或低合金鋼材料；待焊鋼板的厚度在1mm～10mm之間。

一種鋼對(duì)接的感應(yīng)加熱-攪拌摩擦復(fù)合焊接裝置，包括設(shè)置于焊接臂上的攪拌頭和感應(yīng)加熱裝置；所述的感應(yīng)加熱裝置通過(guò)連接裝置固定于焊接臂上，所述的感應(yīng)加熱裝置設(shè)置于攪拌頭焊接移動(dòng)方向的前端，使攪拌頭緊貼待焊工件焊接時(shí)，感應(yīng)加熱裝置同待焊工件上表面具有間隙。

作為優(yōu)選所述的連接裝置包括懸臂、導(dǎo)軌、擺臂和連接段；所述的擺臂包括通過(guò)轉(zhuǎn)軸連接的上擺動(dòng)段和下擺動(dòng)段；所述懸臂固定于焊接臂上水平設(shè)置，擺臂的上擺動(dòng)段同懸臂上的導(dǎo)軌滑動(dòng)連接，上擺動(dòng)段通過(guò)轉(zhuǎn)軸連接有連接段，連接段的另一端同感應(yīng)加熱裝置連接。