[發明專利]一種利用攪拌摩擦填補焊接匙孔的方法

有效

• 申請號: 201910862512.1
• 申請日: 2019-09-12
• 公開（公告）號: CN110576254B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發明（設計）人: 田豐;何秀權
• 申請（專利權）人: 武漢尚田工業科技有限公司
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12
• 代理公司: 武漢藍寶石專利代理事務所(特殊普通合伙) 42242
• 代理人: 劉楨

本發明公開了一種利用攪拌摩擦填補焊接匙孔的方法，該方法包括如下步驟：1)攪拌頭相對工件焊接面法線傾斜插入加工余量層；2)將位于加工余量層中的攪拌頭端部在加工余量層中推移至匙孔位置；3)攪拌頭回正，其軸心與匙孔中心重合；4)抬起攪拌頭，匙孔填補結束。該填補方法利用了攪拌頭在工件中旋轉時摩擦熱可軟化工件材料的特性，通過旋轉攪拌頭的運動將工件表面的軟化加工余量材料遷移至匙孔處，經過旋轉頭的組合運動將軟化的材料填補匙孔。

技術領域

本發明涉及一種匙孔的填補方法，具體為一種利用攪拌摩擦填補焊接匙孔的方法，屬于攪拌摩擦焊技術領域。

背景技術

所謂攪拌摩擦焊是指利用高速旋轉的焊具與工件摩擦產生的熱量使被焊材料局部塑性化，當焊具沿著焊接界面向前移動時，被塑性化的材料在焊具的轉動摩擦力作用下由焊具的前部流向后部，并在焊具的擠壓下形成致密的固相焊縫。具體而言，攪拌摩擦焊焊接過程是由一個攪拌針(帶螺紋圓柱體或其他形狀)深入工件的接縫處，通過攪拌頭的高速旋轉，使其與工件材料發生摩擦，從而使連接部位的材料溫度升高軟化，同時對材料進行攪拌摩擦，進而完成焊接。

由于攪拌頭前端安裝有攪拌針，焊接結束后，攪拌頭抬起會在焊縫終端處留下匙孔。一般而言，焊縫分為兩種：一種是非閉環焊縫，常規做法是延長焊接長度，將匙孔引入焊接件有效區域以外，焊接完成后將匙孔直接切除；另外一是閉環型焊縫(焊縫首尾相接稱之為閉環)，焊接完成后，匙孔通常會留在有效焊縫位置，進而導致匙孔所處位置的焊縫焊接強度會明顯降低。

為了保證焊接強度，需要對閉環型匙孔進行填補。現有技術中，對于此類匙孔的填補主要采用攪拌針回抽技術完成對匙孔的填補，其方法是焊接完成后攪拌頭不從焊縫中取出，而是繼續前進，同時將攪拌針緩慢地從焊縫中抽出，直至攪拌針完成從焊縫中抽出，最終整個攪拌頭脫離焊縫，形成無匙孔焊接。如公開號為CN107855639A的專利，消除無匙孔攪拌摩擦點焊環凹槽的方法，便是基于此原理形成的技術方案。此外，國標(GB/T34630.1-2017)中，也有詳細介紹回抽式焊接方法及焊頭結構。

然而，采用攪拌針回抽式攪拌頭焊接用以消除焊接匙孔，會存在至少三點明顯缺陷：

1)在閉環型焊縫焊接時，焊接完成后攪拌針會在已焊接好的焊縫位置繼續前進，在前進過程中將攪拌針緩慢提取出，會對已經焊接好的焊縫二次焊接，使得焊縫中存在缺陷的風險增大；

2)攪拌針在緩慢提取出的過程必須十分緩慢，同時攪拌頭前進速度和攪拌速度配合須十分精準，否則會在焊縫區域產生隧道孔洞，工藝難度很大。

3)由于攪拌針是緩慢提取出來，要求提取攪拌針時的焊接距離較長、耗時較長。

發明內容

本發明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種利用攪拌摩擦填補焊接匙孔的方法。

本發明通過以下技術方案來實現上述目的，一種利用攪拌摩擦填補焊接匙孔的方法，包括旋轉的攪拌頭、工件表面的加工余量層、工件、工件待填補的匙孔；所述方法包括如下步驟：

1)攪拌頭相對工件焊接面法線傾斜插入加工余量層；

2)將位于加工余量層中的攪拌頭端部在加工余量層中推移至匙孔位置；

3)攪拌頭回正，其軸心與匙孔中心重合；

4)抬起攪拌頭，匙孔填補結束。

優選地，所述步驟1)中：攪拌頭軸線與工件焊接面法向線所成角度為a，其中角度a不大于20度。

優選地，所述步驟2)中，所述推移過程中，即旋轉的攪拌頭在工件的加工余量層中運動至匙孔位置的過程中，位于攪拌頭前部的余量材料因摩擦生熱而軟化，軟化的余量材料在攪拌頭的下壓和前移作用下進入攪拌頭頭部容腔內。