[實用新型]一種用于頂鍛式摩擦塞焊的墊板

有效

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• 申請日: 2017-03-16
• 公開（公告）號: CN206614135U
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 閆崇京;司佩強;鄭勇樂
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K20/26
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司32252
• 代理人: 戴朝榮

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種用于頂鍛式摩擦塞焊的墊板，屬于焊接領(lǐng)域。

背景技術(shù)

摩擦塞焊技術(shù)是一種新型材料固相連接的焊接技術(shù)，出現(xiàn)在攪拌摩擦焊之后，由英國焊接研究所于二十世紀末實用新型。摩擦塞焊(FPW)最初提出是對攪拌摩擦焊接接頭的缺陷進行修補，由于摩擦塞焊成形機理和攪拌摩擦焊接類似，也具有焊接接頭質(zhì)量高、焊接接頭變形小等優(yōu)點。依據(jù)焊接壓力加載的方式不同，摩擦塞補焊分為頂鍛式和拉鍛式兩種。其中頂鍛式摩擦塞補焊時焊機和背部支撐墊板位于被焊工件的兩側(cè)。頂鍛式摩擦塞焊，在焊前需要用墊板支撐待焊接工件，而目前對頂鍛式摩擦塞焊的支撐墊板的研究較少，一般都是在支撐墊板上鉆一個通孔，其直徑大于待焊接工件塞孔的最小直徑，在實驗研究中發(fā)現(xiàn)：支撐墊板上通孔的大小對摩擦塞焊過程中塑性變形產(chǎn)熱和材料塑性流動行為有很大的關(guān)系，一般選擇通孔直徑比待焊接工件上塞孔最小直徑大10mm左右，但是這樣摩擦塞焊結(jié)束，待焊接工件底部會出現(xiàn)飛邊，有時候可能會出現(xiàn)凹陷的缺陷。因此，普通墊板容易造成焊接區(qū)出現(xiàn)缺陷，導(dǎo)致焊接質(zhì)量差，浪費時間、生產(chǎn)效率低。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于提供一種用于頂鍛式摩擦塞焊的墊板。采用本實用新型所述的墊板可以有效減少待焊接工件底部出現(xiàn)凹陷的缺陷，而且提高焊接區(qū)的連接強度。

實現(xiàn)上述實用新型目的的技術(shù)解決方案是：

一種用于頂鍛式摩擦塞焊的墊板，所述支撐墊板中心處設(shè)置一個凹槽，所述凹槽分為上下兩部分，其上部分的錐度大于下部分的錐度。

所述支撐墊板材料為鋼鐵。

所述頂鍛式摩擦塞焊中焊接塞棒錐度、待焊接工件上塞孔錐度和墊板凹槽下部錐面角度相同，支撐墊板凹槽上部錐面角度大于下部錐面。

基于上述墊板用于頂鍛式摩擦塞焊的焊接方法，所述焊接塞棒、待焊接工件和支撐墊板都是通過機加工的方法加工成形的。具體包括以下步驟：

1.焊接前，待焊接工件和支撐墊板固定在加工平臺上，焊接塞棒、待焊接工件上塞孔和支撐墊板三者的中心軸在一條直線上；

2.焊接開始，焊接塞棒邊旋轉(zhuǎn)邊向下進給，焊接塞棒上的錐頭側(cè)面首先和待焊接工件上塞孔表面接觸，在軸向力和旋轉(zhuǎn)扭矩的作用下，接觸面摩擦產(chǎn)熱，隨著焊接繼續(xù)，產(chǎn)熱量急劇增大，焊接塞棒和待焊接塞孔接觸的區(qū)域材料塑化，塑化的材料在軸向力和旋轉(zhuǎn)扭矩的作用下開始流動，支撐墊板凹槽開始堆積塑化的鋁合金材料、待焊接工件向下變形的部分和焊接塞棒的塞頭部分；

3.支撐墊板凹槽上部逐漸被填充完全，焊接塞棒繼續(xù)高速旋轉(zhuǎn)、向下進給，等到焊接塞棒和支撐墊板凹槽底部接觸摩擦開始，焊接塞棒迅速停止旋轉(zhuǎn)和向下進給，但是要保證足夠的軸向力，對焊接接頭頂鍛，是為了得到使組織晶粒更細，提高焊接區(qū)的強度；

4.頂鍛結(jié)束后，焊接塞棒向上進給，由于鋁合金比鋼鐵軟，支撐墊板不會和焊接塞棒焊在一起，很容易就將它們分離開；

5.該支撐墊板用在頂鍛式摩擦塞焊上，很好的避免了待焊接工件底部易出現(xiàn)未焊合的缺陷，同時提高了焊接區(qū)的連接強度。

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點是：

(1)焊接過程中材料塑化變形、流動性增強，不易出現(xiàn)飛邊；

(2)焊接接頭處的組織晶粒更細，提高了焊接接頭的強度；

(3)焊接鋁板產(chǎn)生的彎曲變形小，焊接接頭不易出現(xiàn)凹陷等缺陷。

附圖說明

圖1為頂鍛式摩擦塞焊焊前的焊接塞棒、待焊接工件、支撐墊板三者各部分細節(jié)示意圖；

圖2為頂鍛式摩擦塞焊初始階段的示意圖；

圖3為穩(wěn)定焊接階段的示意圖；

圖4為焊接結(jié)束階段的示意圖。

圖中中：11-焊接塞棒；111-焊接塞棒錐頭側(cè)面；112-焊接塞棒錐頭底面；12-待焊接工件；121-待焊接工件錐孔表面；122-待焊接工件底面；123-待焊接工件錐孔側(cè)下部；13-支撐墊板；131-支撐墊板上表面；132-支撐墊板凹槽下部錐面；133-支撐墊板凹槽底面；134-支撐墊板凹槽上部錐面；20-焊接塞棒作旋轉(zhuǎn)運動；30-焊接塞棒有向下的進給運動；40-支撐墊板凹槽。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖進一步闡述本實用新型的內(nèi)容，但并不限定本實用新型的保護范圍。

實施例1：