[發(fā)明專利]一種預(yù)堆焊輔助靜軸肩攪拌摩擦焊焊接T形接頭的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810994953.2
• 申請日: 2018-08-29
• 公開（公告）號: CN108941882A
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周利;楊海峰;郭孜頌;張仁曉;黃永憲;宋曉國;馮吉才;趙慧慧
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K20/24
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務(wù)所(普通合伙) 23209
• 代理人: 李曉敏

一種預(yù)堆焊輔助靜軸肩攪拌摩擦焊焊接T形接頭的方法，屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明解決了靜軸肩攪拌摩擦焊的焊縫厚度小于母材厚度的問題，以及堆焊的未焊透或焊接應(yīng)力與變形過大的問題。具體步驟為：使用夾具對待焊工件進(jìn)行裝夾；啟動(dòng)堆焊機(jī)，對底板與筋板的角焊縫待焊表面進(jìn)行預(yù)堆焊；根據(jù)所需時(shí)間間隔，啟動(dòng)靜軸肩攪拌摩擦焊接裝置，對齊堆焊區(qū)域并于預(yù)計(jì)焊接路線的起始位置扎入攪拌針；扎入完成后，靜軸肩與待焊工件貼合，工作臺沿既定軌跡運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)連續(xù)焊接；既定軌跡運(yùn)行完畢后，攪拌針于焊接結(jié)束位置脫離角焊縫；另一側(cè)角焊縫焊接，焊接結(jié)束。本發(fā)明用于T形構(gòu)件焊接。焊后接頭成型美觀、熱輸入小、稀釋率低、微觀組織及力學(xué)性能優(yōu)良的焊縫。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種焊接T形接頭的方法，具體涉及一種預(yù)堆焊輔助靜軸肩攪拌摩擦焊焊接T形接頭的方法，屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

攪拌摩擦焊(FSW)在鋁合金等有色金屬領(lǐng)域取得了巨大成功，使人們開始設(shè)計(jì)各類方法來滿足不同形式接頭的需求。但目前大部分?jǐn)嚢枘Σ梁讣夹g(shù)只能應(yīng)用于簡單對接接頭形式，很難應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)T形接頭、角焊縫及箱形的結(jié)構(gòu)制造。如果把FSW技術(shù)拓展到T形接頭中就有可能解決擠壓成型成本高及熔焊和鉚接接頭中存在的缺陷和壓力集中問題。

英國焊接研究所在傳統(tǒng)FSW基礎(chǔ)上將軸肩與攪拌針分離，開發(fā)出靜軸肩攪拌摩擦焊(Stationary Shoulder Friction Stir Welding,SSFSW)技術(shù)，其特點(diǎn)是能有效實(shí)現(xiàn)低熱傳導(dǎo)材料如鈦合金等的焊接，而且在鋁合金角焊縫及T形焊接接頭的制造中具有明顯的優(yōu)勢。但是，在焊接時(shí)由于飛邊、攪拌頭與靜止軸肩之間間隙漏鋁等因素，使得角焊縫處的接頭厚度相比母材厚度有一定程度的減少，從而造成接頭性能下降。除此之外，由于方法限制，難以進(jìn)行金屬填充等，無法在冶金方面做出改進(jìn)。

堆焊作為材料表面改性的一種經(jīng)濟(jì)而快速的工藝方法，越來越廣泛地應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)部門零件的制造修復(fù)中。為了最有效地發(fā)揮堆焊層的作用，希望采用的堆焊方法有較小的母材稀釋、較高的熔敷速度和優(yōu)良的堆焊層性能，即優(yōu)質(zhì)、高效、低稀釋率的堆焊技術(shù)。在堆焊進(jìn)行角焊縫的焊接時(shí)，由于填充金屬從而能夠在角焊縫處形成良好的過渡圓弧，并向焊縫中填入有利于焊縫質(zhì)量提高的合金元素。但是僅依靠堆焊來對角焊縫進(jìn)行焊接的話，熱輸入過小，會產(chǎn)生未焊透的缺陷；熱輸入過大，會產(chǎn)生很大的焊接應(yīng)力和變形的缺陷。

因此，如何從根本上解決靜軸肩攪拌摩擦焊的焊縫厚度小于母材厚度的問題，及堆焊的未焊透或焊接應(yīng)力與變形過大的問題，成為了本領(lǐng)域亟待突破的技術(shù)瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容

在下文中給出了關(guān)于本發(fā)明的簡要概述，以便提供關(guān)于本發(fā)明的某些方面的基本理解。應(yīng)當(dāng)理解，這個(gè)概述并不是關(guān)于本發(fā)明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發(fā)明的關(guān)鍵或重要部分，也不是意圖限定本發(fā)明的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細(xì)描述的前序。

鑒于此，本發(fā)明為了解決靜軸肩攪拌摩擦焊的焊縫厚度小于母材厚度的問題，以及堆焊的未焊透或焊接應(yīng)力與變形過大的問題，進(jìn)而設(shè)計(jì)了一種預(yù)堆焊輔助靜軸肩攪拌摩擦焊焊接T形接頭的方法。本發(fā)明將堆焊與靜軸肩攪拌摩擦焊相結(jié)合，通過小熱輸入預(yù)堆焊向焊縫處添加相應(yīng)的合金元素，此時(shí)焊縫處處于未焊透狀態(tài)。再通過靜軸肩攪拌摩擦焊對焊縫進(jìn)行進(jìn)一步焊接，從而得到焊后接頭成型美觀、熱輸入小、稀釋率低、微觀組織及力學(xué)性能優(yōu)良的焊縫，既解決了靜軸肩攪拌摩擦焊的焊縫厚度小于母材厚度的問題，又解決了堆焊的未焊透或焊接應(yīng)力與變形過大的問題，取得了1+1>2的效果。

本發(fā)明所采取的方案為：一種預(yù)堆焊輔助靜軸肩攪拌摩擦焊焊接T形接頭的方法，具體步驟為：

步驟一，使用夾具對待焊工件進(jìn)行裝夾；

步驟二，啟動(dòng)堆焊機(jī)，對底板與筋板的角焊縫待焊表面進(jìn)行預(yù)堆焊；

步驟三，根據(jù)所需時(shí)間間隔，啟動(dòng)靜軸肩攪拌摩擦焊接裝置，對齊堆焊區(qū)域并于預(yù)計(jì)焊接路線的起始位置扎入攪拌針；