[發明專利]一種攪拌摩擦搭接焊方法及焊接接頭

在審

• 申請號: 201910191764.6
• 申請日: 2019-03-14
• 公開（公告）號: CN109877441A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 王文;韓鵬;金園園;王快社;彭湃;喬柯;張升懿;袁勝男;劉強;陳善勇
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K20/26
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 孫雅靜

本發明公開了一種攪拌摩擦搭接焊方法及焊接接頭，包括攪拌頭對搭接板材實施雙道次焊接，所述的雙道次焊接的焊接方向相反，所述的搭接板材包括鎂合金和鋁合金。與現有技術相比較，采用本方法改善Hook缺陷，有效提高了焊接接頭的強度。不僅不需要設計特殊攪拌頭，而且也不需要改變被焊接工件的形狀，操作方便簡單。

技術領域

本發明屬于焊接技術領域，涉及一種攪拌摩擦搭接焊方法及焊接接頭。

背景技術

攪拌摩擦焊接技術是英國焊接研究所在1991年發明的一種新型固相連接技術。該技術能有效減小傳統熔化焊中產生的氣孔和夾渣，具有接頭變形小、焊接過程自動化、接頭質量高等特點。

攪拌摩擦焊可以實現對接、搭接(包括點焊和線焊)等形式的焊接。近年來，人們對對接接頭的研究較多，但是對搭接接頭的研究相對較少。搭接接頭作為焊接接頭的重要形式之一，在焊接中逐漸得到了越來越廣泛的應用。然而，在攪拌摩擦搭接焊過程中，焊核區兩側的原始搭接界面因焊縫材料的塑性流動而發生向上或向下的界面遷移流動，從而在前進側和后退側形成了Hook缺陷，這兩種界面缺陷的存在嚴重影響了焊接接頭的力學性能，降低了接頭的承載能力。研究表明，前進側的Hook缺陷是最主要的缺陷，該缺陷處極易發生應力集中導致接頭斷裂，降低其承載能力。因此，消除攪拌摩擦搭接焊過程中的前進側Hook缺陷具有重要的意義。

相關專利文獻對Hook缺陷進行了改善，如《一種消除前進側Hook缺陷的攪拌摩擦搭接焊方法》(申請號：201510427740.8)，此方法是通過改變工件幾何形狀進而達到消除前進側Hook缺陷的目的。另外，專利文獻《一種減小界面缺陷尺寸的攪拌摩擦搭接焊方法》(申請號：201410705553.7)通過設計攪拌頭的形狀對前進側Hook缺陷進行了改善。但是，以上方法一方面受到被焊工件形狀的限制，另一方面也受到了攪拌頭形狀的制約。因此，有必要提出一種更加方便有效改善前進側Hook缺陷的方法，進而提高焊接接頭的連接強度。

發明內容

為了克服上述技術存在的缺陷和不足，本發明提出一種攪拌摩擦搭接焊方法及焊接接頭，以克服攪拌摩擦搭接焊中前進側Hook處出現的應力集中致使焊接接頭強度降低的現象，提供一種操作簡單方便的攪拌摩擦搭接焊方法。

為了實現上述目的，本發明的技術方案為：

一種攪拌摩擦搭接焊方法，包括攪拌頭對搭接板材實施雙道次焊接，所述的雙道次焊接的焊接方向相反，所述的搭接板材包括鎂合金和鋁合金。

優選的，所述的雙道次焊接包括第一道次焊接和第二道次焊接，所述的第一道次焊接的焊接區中心線和第二道次焊接的焊接區中心線之間的距離為攪拌針根部直徑。

具體地，所述的攪拌頭包括軸肩和攪拌針，所述的搭接板材包括搭接底板和搭接上板，所述的軸肩的直徑D＝2×(H+h)～5×(H+h)；其中，H為搭接底板厚度，單位為mm，h為搭接上板厚度，單位為mm。

具體地，所述的攪拌針長度L＝h+Δ，其中，h為搭接上板厚度，單位為mm，Δ為攪拌針預壓入搭接底板的深度，取值為0.1～1.0mm。

具體地，所述的攪拌針包括圓柱形攪拌針、圓錐形攪拌針或圓臺形攪拌針；所述的圓柱形攪拌針直徑為4～8mm；圓錐形攪拌針根部直徑為4～8mm；圓臺形攪拌針根部直徑為4～8mm，頂部直徑為2～6mm。

具體地，攪拌摩擦焊接過程中攪拌頭的旋轉速度為200～1500rpm，前進速度20～120mm/min，軸肩壓下量為0.1～0.3mm，所述的搭接底板和搭接上板的搭接板材寬度W為30～100mm。

進一步地，具體包括：