[發明專利]一種消除鎂鋰合金攪拌摩擦焊焊縫表面起皮缺陷的方法

有效

• 申請號: 201910247455.6
• 申請日: 2019-03-29
• 公開（公告）號: CN110091051B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 徐榮正;李慧;侯艷喜;國旭明
• 申請（專利權）人: 沈陽航空航天大學
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K20/24
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 馬海芳

1.一種消除鎂鋰合金攪拌摩擦焊焊縫表面起皮缺陷的方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一：攪拌摩擦焊接前準備

確定待焊接的鎂鋰合金工件和攪拌頭的幾何參數，將待焊接的鎂鋰合金工件和攪拌頭固定在攪拌摩擦焊機的相應位置，將攪拌頭移動至待焊接的鎂鋰合金工件上方，確定施焊位置，完成攪拌頭的定位；

步驟二：增加熱力平衡的攪拌摩擦焊接

(1)將攪拌頭以轉速ω₁、軸肩下壓量h壓入待焊接的鎂鋰合金工件，進行FSW第一階段；

(2)保持攪拌頭轉速ω₁下，保壓5~20s，進行FSW第二階段；

(3)將攪拌頭轉速調整到焊接轉速ω₂并維持時間T，進行熱力平衡階段；其中，熱力平衡的維持時間T的計算公式為：

T=T_Min+T_L；

其中，T為熱力平衡的維持時間，單位為s；T_Min為FSW起始階段焊縫表層金屬能夠穩定脫離軸肩邊緣的最短時間，單位為s；T_L為熱力平衡的補償時間，T_L≥ 2s；

FSW起始階段焊縫表層金屬能夠穩定脫離軸肩邊緣的最短時間T_Min的確定方法為：

步驟1：參考件攪拌摩擦焊接前準備

選取一個鎂鋰合金工件作為鎂鋰合金參考件，根據被焊接的鎂鋰合金工件和攪拌頭的幾何參數，將鎂鋰合金參考件和攪拌頭固定在攪拌摩擦焊機的相應位置，將攪拌頭移動至待焊接的鎂鋰合金參考件上方，確定施焊位置，完成攪拌頭的定位；

步驟2：攪拌摩擦焊接

(1)將攪拌頭以轉速ω₁、軸肩下壓量h壓入待焊接的鎂鋰合金參考件，進行FSW第一階段；

(2)保持攪拌頭轉速ω₁，保壓5~20s，進行FSW第二階段；

(3)將攪拌頭調整到焊接轉速ω₂、攪拌頭行進速度ν正式施焊，攪拌頭沿焊接的鎂鋰合金參考件的中心行進，直至鎂鋰合金參考件焊接完成；其中，焊接轉速ω₂≥1200 r/min，行進速度ν≥200 mm/min，且1≤ω₂/ν數值≤6；

步驟3：測量起皮缺陷的距離

測量鎂鋰合金參考件焊接開始至起皮缺陷結束的總長度L₁；

步驟4：根據起皮缺陷的距離確定熱力平衡時間

確定FSW起始階段焊縫表層金屬能夠穩定脫離軸肩邊緣的最短時間T_Min，T_Min的確定公式為：

T_Min=L₁/ν×60；

其中，T_Min為FSW起始階段焊縫表層金屬能夠穩定脫離軸肩邊緣的最短時間，單位為s；L₁為鎂鋰合金參考件焊接開始至起皮缺陷結束的總長度，單位為mm；ν為攪拌頭行進速度，單位為mm/min；

(4)將攪拌頭以焊接轉速ω₂、攪拌頭行進速度ν正式施焊，攪拌頭沿待焊鎂鋰合金工件的中心行進，直至鎂鋰合金工件焊接完成；其中，焊接轉速ω₂≥1200 r/min，行進速度ν≥200 mm/min，且1≤ω₂/ν數值≤6。

2.如權利要求1所述的消除鎂鋰合金攪拌摩擦焊焊縫表面起皮缺陷的方法，其特征在于，所述的步驟二(1)中，轉速ω₁和軸肩下壓量h根據待焊接的鎂鋰合金工件中鎂鋰合金成分確定。

3.如權利要求1所述的消除鎂鋰合金攪拌摩擦焊焊縫表面起皮缺陷的方法，其特征在于，所述的步驟二(1)中，所述的軸肩下壓量h為0.1~0.3 mm。

4.如權利要求1所述的消除鎂鋰合金攪拌摩擦焊焊縫表面起皮缺陷的方法，其特征在于，所述的步驟二(4)中，所述的行進速度為200~2400 mm/min。