[發(fā)明專利]一種預(yù)制坡口情況下熔化焊輔熱攪拌摩擦焊接方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811047534.4
• 申請日: 2018-09-09
• 公開（公告）號: CN108857114A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 崔洪波;王春霞;唐鑫;李存軍
• 申請（專利權(quán)）人: 桂林理工大學(xué)
• 主分類號: B23K28/02
• 分類號: B23K28/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種預(yù)制坡口情況下熔化焊輔熱攪拌摩擦焊接方法。首先在待焊工件（1）上預(yù)制不同形狀的坡口（6），然后利用熔化焊完成待焊工件（1）的焊接，熔化的液態(tài)金屬填滿坡口（6）預(yù)熱焊縫，焊接過程中，攪拌摩擦焊接緊隨熔化焊之后，攪拌頭（3）位于熔化焊焊槍（5）之后0~300mm，焊接過程中攪拌摩擦焊的焊接速度與熔化焊的焊接速度保持一致，從而使攪拌頭（3）與熔化焊焊槍（5）距離保持不變。熔化焊能均勻、有效預(yù)熱待焊工件，而隨后的攪拌摩擦焊接起到提高接頭性能的作用，本發(fā)明將兩種焊接方式的結(jié)合能極大的揚長避短，并且焊接操作簡便、靈活。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種預(yù)制坡口情況下采用熔化焊輔熱攪拌摩擦焊接方法。

背景技術(shù)

攪拌摩擦焊是一種固態(tài)焊接技術(shù)，可以避免熔焊接頭因為熔池的凝固而產(chǎn)生的各種氣孔、熱裂紋、偏析等缺陷。此外，攪拌摩擦焊接頭金屬會發(fā)生強烈的再結(jié)晶，因此晶粒細小，各項性能也十分優(yōu)異。在攪拌摩擦焊過程中，熱源主要源于攪拌頭與工件間的摩擦熱和塑性變形產(chǎn)熱，產(chǎn)熱量較低，工件溫度低，材料變形抗力高。因此在焊接高熔點金屬或者厚板時攪拌頭要承受極大的扭矩與摩擦力，攪拌頭很容易磨損和發(fā)生斷裂。此外，攪拌摩擦焊接過程中的產(chǎn)熱量主要來自與攪拌頭軸肩與工件上表面的摩擦，攪拌摩擦焊接頭上部分的溫度會遠遠大于接頭底部的溫度。在攪拌摩擦焊接厚板時，熱塑性變形梯度沿板厚急劇變化，焊縫根部的溫度低，材料塑化和流動不充分，很容易導(dǎo)致接頭底部未達到冶金結(jié)合，在受到外界拉應(yīng)力時十分容易開裂成為裂紋源，從而嚴重降低了接頭強度。

為了降低攪拌摩擦焊過程中攪拌頭承受的扭矩及摩擦力，很多學(xué)者采用外加熱源輔助的方式完成工件的攪拌摩擦焊接。在輔熱攪拌摩擦焊過程中首先利用其它輔助熱源使工件預(yù)熱并充分軟化，然后再利用攪拌摩擦焊實現(xiàn)工件的連接。由于攪拌摩擦焊時工件已經(jīng)充分軟化，材料變形抗力極大降低，因此焊接時攪拌頭承受的扭矩與摩擦力也極大地降低，攪拌頭的劇烈磨損與斷裂可有效避免。此外，輔助熱源的加入可增加材料的流動性從而有效避免焊接接頭中產(chǎn)生疏松、孔洞等缺陷。目前，已經(jīng)有電阻焊輔熱攪拌摩擦焊、高頻焊輔熱攪拌摩擦焊、激光輔熱攪拌摩擦焊、乙炔火焰輔熱攪拌摩擦焊和等離子弧輔熱攪拌摩擦焊報道。但這些輔助熱源加熱時都用于待焊工件的上表面，而待焊工件底部并沒有被有效預(yù)熱，焊接過程中工件上表面的溫度要遠高于工件底部，從而導(dǎo)致焊接接頭頂部與底部的微觀組織與力學(xué)性能存在巨大差異，接頭容易產(chǎn)生焊接缺陷，性能也會隨之降低。

發(fā)明內(nèi)容

針對以上問題，本發(fā)明的目的是提供一種在預(yù)制坡口的情況下，利用熔化焊輔熱的方式完成工件的攪拌摩擦焊接的方法。

具體步驟為：

首先在待焊工件上預(yù)制不同形狀的坡口，然后利用熔化焊完成待焊工件的焊接，熔化的液態(tài)金屬填滿坡口預(yù)熱焊縫，焊接過程中，攪拌摩擦焊接緊隨熔化焊之后，攪拌頭位于熔化焊焊槍之后0~300mm，焊接過程中攪拌摩擦焊的焊接速度與熔化焊的焊接速度保持一致，從而使攪拌頭與熔化焊焊槍距離保持不變；熔化焊接完成后，待焊工件溫度較高，材料變形抗力較低，隨后的攪拌摩擦焊過程中攪拌頭承受的扭矩及摩擦力極大降低，待焊工件的攪拌摩擦焊接能順利進行；在預(yù)制坡口的情況下，熔化的焊絲會填滿坡口，焊縫整體溫度較高，且在厚度方向上的溫度差異較小，這解決了其他輔熱方法加熱時待焊工件頂部與底部的溫度存在巨大差異的難題。焊接過程中能通過調(diào)節(jié)熔化焊參數(shù)與攪拌摩擦焊參數(shù)來控制焊接過程中的熱輸入量。此外，能通過調(diào)整熔化焊焊槍與攪拌頭之間的距離來控制預(yù)熱效果。當(dāng)焊槍與攪拌頭距離較近時，焊縫金屬剛凝固，溫度較高，材料變形抗力較低，因此預(yù)熱效果較好；當(dāng)焊槍與攪拌頭距離較遠時，焊縫金屬已經(jīng)冷卻，溫度較低，材料變形抗力高，預(yù)熱效果減弱。