[發明專利]一種激光同軸熱至輔助雙軸肩攪拌摩擦焊方法

在審

• 申請號: 201811239784.8
• 申請日: 2018-10-23
• 公開（公告）號: CN109396636A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 趙慧慧;尹玉環;胡藍;許輝;封小松;高嘉爽;董吉義;徐奎;郭立杰
• 申請（專利權）人: 上海航天設備制造總廠有限公司
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K20/26
• 代理公司: 上海航天局專利中心 31107
• 代理人: 余岢

1.一種激光同軸熱至輔助雙軸肩攪拌摩擦焊方法，其特征在于，采用空心主軸連接攪拌工具進行焊接，主要包括同軸熱至輔助激光束、雙軸肩攪拌摩擦焊工具、焊接母材，所述攪拌摩擦焊工具至少包括攪拌針、上軸肩、下軸肩、中空內腔、激光加熱小孔；

焊接時，所述攪拌工具旋轉并進入母材沿焊接方向向前移動，母材處于上軸肩和下軸肩之間，采用同軸激光束打入中空內腔的激光加熱小孔對攪拌工具進行加熱，攪拌針通過吸收激光能量，并通過熱傳導將能量傳遞至焊接材料，在攪拌工具機械攪拌和熱作用的綜合影響下，使金屬達到塑性狀態，攪拌工具移動并頂鍛，實現焊接。

2.根據權利要求1所述的激光同軸熱至輔助雙軸肩攪拌摩擦焊方法，其特征在于：焊接母材可以采用鋁合金、鎂合金、銅合金有色金屬以及鋁基復合材料，或對異種材料實施焊接。

3.根據權利要求1所述的激光同軸熱至輔助雙軸肩攪拌摩擦焊方法，其特征在于：通過設計不同形狀的攪拌工具外形輪廓，并外部施加壓縮空氣以及水霧冷卻的方法進行冷卻，或通過設計內部水冷流道對攪拌工具進行冷卻。

4.如權利要求1所述的激光同軸熱至輔助雙軸肩攪拌摩擦焊方法，其特征在于，所述激光束采用的激光源至少包括固體激光、光纖激光、盤式固體激光、Nd:YAG激光其中的一種。

5.如權利要求1所述的激光同軸熱至輔助雙軸肩攪拌摩擦焊方法，其特征在于，所述激光束通過焊接工具的中空內腔對攪拌針進行加熱時，所述激光束加熱至少包括聚焦、正離焦或負離焦方式進行，所述激光聚焦后直徑為0.1-0.2mm。

6.如權利要求1所述的激光同軸熱至輔助雙軸肩攪拌摩擦焊方法，其特征在于，所述激光束通過焊接工具的中空內腔對攪拌針進行加熱時，所述空腔內充填保護氣體，采用氬氣或氦氣。

7.如權利要求1所述的激光同軸熱至輔助雙軸肩攪拌摩擦焊方法，其特征在于，所述軸肩和攪拌針采用高熔點材料制造，所述高熔點材料至少包括鎢、鉬及其合金、熱作模具鋼其中的一種。

8.如權利要求1所述的激光同軸熱至輔助雙軸肩攪拌摩擦焊方法，其特征在于，所述主軸和攪拌工具中空內腔設有適合激光束通過的空腔，所述攪拌針中空內腔端部設有小孔，內壁為弧形，增加局部對激光的漫反射，以提高加熱效率，所述小孔直徑小于攪拌針直徑。

9.如權利要求1所述的激光同軸熱至輔助雙軸肩攪拌摩擦焊方法，其特征在于，所述雙軸肩攪拌工具采用一體式或分體式，其中分體式攪拌工具通過螺栓對下軸肩進行緊固。

10.如權利要求1所述的激光同軸熱至輔助雙軸肩攪拌摩擦焊方法，其特征在于，所述同軸熱至輔助激光加熱，可采用激光束通過中空主軸及中空攪拌工具從上面射入通過中空上軸肩進行加熱，也可以從攪拌工具下面射入通過中空下軸肩進行加熱。