[發(fā)明專利]一種消除孔洞缺陷的預(yù)填充攪拌摩擦點焊方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810709352.2
• 申請日: 2018-07-02
• 公開（公告）號: CN108941880B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊洪剛
• 申請（專利權(quán)）人: 上海電機學(xué)院
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31227
• 代理人: 王一琦

本發(fā)明公開了一種消除孔洞缺陷的預(yù)填充攪拌摩擦點焊方法，包括調(diào)零階段、壓入階段、預(yù)填充階段：即攪拌套保持原位旋轉(zhuǎn)，同時攪拌針旋轉(zhuǎn)向下預(yù)填充一定深度，消除塑性材料與攪拌針之間的間隙，同時可以對攪拌針下方的塑性材料施加一定的填充鍛壓力，填充階段和結(jié)束階段。攪拌針的預(yù)填充動作消除了由于材料損失造成的焊接材料與攪拌針之間的間隙，并可以對下方的焊接材料施加一定的填充鍛壓力，使得填充階段焊接材料能夠迅速擠壓填充入攪拌套回抽形成的空腔內(nèi)，從而消除焊接過程中的孔洞缺陷。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種焊接的技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，特別涉及到一種消除孔洞缺陷的預(yù)填充攪拌摩擦點焊方法。

背景技術(shù)：

填充式攪拌摩擦點焊技術(shù)是德國GKSS研究中心于1999年提出的一種新型固相連接技術(shù)。該技術(shù)的攪拌工具采用分體式結(jié)構(gòu)，由攪拌針、攪拌套和夾緊套三部分組成。通過對攪拌工具各個部件相對位置的精確控制，在攪拌套回撤的同時由攪拌針的下壓實現(xiàn)焊接材料的回填，從而形成表面平整的無匙孔點焊接頭。

然而，在攪拌摩擦點焊過程中，仍然存在一定的材料損失，而且由于填充階段攪拌套的快速回抽，以及焊接材料塑性流動能力不足，往往在攪拌套下方與母材接合處產(chǎn)生孔洞缺陷。孔洞缺陷的存在將嚴重影響點焊接頭的力學(xué)性能，尤其是接頭疲勞性能，導(dǎo)致焊接質(zhì)量穩(wěn)定性差，因此必須加以消除，保障接頭焊接質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的易產(chǎn)生孔洞缺陷等不足，使用了一種消除孔洞缺陷的預(yù)填充攪拌摩擦點焊方法。

本發(fā)明所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種消除孔洞缺陷的預(yù)填充攪拌摩擦點焊方法，其特征在于：焊接工件疊加在一起，夾緊套夾裝在攪拌套的外壁，攪拌套套裝在攪拌針的外壁，夾緊套、攪拌套和攪拌針設(shè)在焊接工件的頂面；通過攪拌套和攪拌針的旋轉(zhuǎn)和相對運動及其與焊接工件之間的摩擦進行的焊接，所述點焊方法包括如下步驟：

S1)、調(diào)零階段：調(diào)整攪拌針和攪拌套下表面，使其與夾緊套的下表面位于同一水平面上，并將該位置設(shè)定為整個焊接過程的零點位置；

S2)、壓入階段：將攪拌針和攪拌套下表面接觸，夾緊套固定不動，攪拌套向下旋轉(zhuǎn)壓入焊接工件內(nèi)部，同時攪拌針旋轉(zhuǎn)上升，使得攪拌套下方的塑性材料擠入攪拌針上升形成的空腔內(nèi)部；

S3)、預(yù)填充階段：攪拌套保持原位旋轉(zhuǎn)，同時攪拌針旋轉(zhuǎn)向下預(yù)填充一定深度，消除塑性材料與攪拌針之間的間隙，同時可以對攪拌針下方的塑性材料施加一定的填充鍛壓力；

S4)、填充階段：攪拌套和攪拌針互換運動方向，攪拌套旋轉(zhuǎn)回抽，同時攪拌針旋轉(zhuǎn)向下擠壓，將塑性材料填充入攪拌套回抽形成的空腔內(nèi)部；

S5)、結(jié)束階段：當(dāng)攪拌套和攪拌針運動回到同一水平面后，保持一定的鍛壓時間，攪拌套和攪拌針回撤至初始位置，焊接過程結(jié)束。

優(yōu)選地，所述夾緊套為圓環(huán)狀，所述攪拌套為圓環(huán)狀，所述攪拌針為圓柱體，所述焊接工件為焊接板。

優(yōu)選地，S5步驟中的鍛壓時間為0.5s-1.5s。

優(yōu)選地，S3步驟中的向下預(yù)填充的深度為0.1mm-1mm，攪拌套原位旋轉(zhuǎn)的時間為0.1s-1s。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的主要有益效果如下：

在本發(fā)明提出的預(yù)填充攪拌摩擦點焊過程中，由于攪拌套原位旋轉(zhuǎn)，增加了攪拌套與焊接材料的攪拌時間，從而增加了焊接能量，提高了焊接材料的塑性流動能力。同時，攪拌針的預(yù)填充動作消除了由于材料損失造成的焊接材料與攪拌針之間的間隙，并可以對下方的焊接材料施加一定的填充鍛壓力，使得填充階段焊接材料能夠迅速擠壓填充入攪拌套回抽形成的空腔內(nèi)，從而消除焊接過程中的孔洞缺陷。而且，預(yù)填充過程還可以提高塑性材料與焊接母材之間的結(jié)合能力，從而改善由于攪拌套垂直壓入所形成的薄弱連接面，進一步提高點焊接頭焊接質(zhì)量。