[發明專利]攪拌摩擦焊焊具及降低焊縫表面殘余應力的焊接方法

在審

• 申請號: 201910252413.1
• 申請日: 2019-03-29
• 公開（公告）號: CN109986194A
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 張會杰;孫舒蕾;梅瑞斌;張欣;汪應玲;李星玥
• 申請（專利權）人: 東北大學秦皇島分校
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12
• 代理公司: 北京力量專利代理事務所(特殊普通合伙) 11504
• 代理人: 宋林清

1.一種攪拌摩擦焊焊具，包括攪拌針，其特征在于，還包括軸肩，所述軸肩面向所述攪拌針一側的端面，設置有相對于所述軸肩端面凸起的圓柱；所述圓柱與所述軸肩具有相同的軸線；所述攪拌針與所述圓柱的下端面以同軸線的方式固定連接。

2.根據權利要求1所述的攪拌摩擦焊焊具，其特征在于，所述軸肩面向所述攪拌針一側未凸起的端面，內凹成圓臺的側面；所述圓臺的母線與所述圓臺的底面所成線面角范圍為0.50至100。

3.根據權利要求1所述的攪拌摩擦焊焊具，其特征在于，所述圓柱外凸端面的邊緣設置有半徑范圍為0.1至0.5mm的圓角。

4.根據權利要求1所述的攪拌摩擦焊焊具，其特征在于，所述圓柱外凸的端面上設置有螺旋槽。

5.根據權利要求1所述的攪拌摩擦焊焊具，其特征在于，所述圓柱相對于所述軸肩端面凸起的高度范圍為0.05-0.5mm。

6.根據權利要求1所述的攪拌摩擦焊焊具，其特征在于，所述軸肩橫截面的外圓直徑為被焊母材厚度的3-4.5倍；所述圓柱橫截面的外圓直徑為被焊母材厚度的2-3倍；所述軸肩橫截面的外圓直徑與所述圓柱橫截面的外圓直徑間的差值大于等于1mm。

7.根據權利要求1所述的攪拌摩擦焊焊具，其特征在于，所述攪拌針的外表面設置有錐狀螺紋。

8.根據權利要求1所述的攪拌摩擦焊焊具，其特征在于，所述攪拌針的長度比被焊母材的厚度小0至0.3mm。

9.一種降低焊縫表面殘余應力的焊接方法，所述方法包括如下步驟：

步驟1：將權利要求1至8項中任一項所述的攪拌摩擦焊焊具與焊機的主軸同軸線緊固連接；并利用平臺固定工具將被焊母材固定在焊接平臺上；

步驟2：啟動焊機，焊機主軸旋轉，從起焊點向被焊母材上表面移動并逐漸扎入被焊母材；待攪拌摩擦焊焊具的圓柱的下端面扎入被焊母材上表面，直至攪拌摩擦焊焊具的軸肩的下端面與被焊母材上表面相接觸時，焊機主軸停止向下移動，并開始以平動的方式沿焊接軌跡行進。

10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，所述主軸的轉速為200-2000r/min；焊具平動的速度為50-1000mm/min；所述焊具的軸線與焊接平動方向間的夾角為90°。