[發明專利]一種用于鋁合金拉拔式摩擦塞焊的成型環及其焊接方法

在審

• 申請號: 201910984812.7
• 申請日: 2019-10-16
• 公開（公告）號: CN110773860A
• 公開（公告）日: 2020-02-11
• 發明（設計）人: 邵震;崔雷;盧鵬;楊君;高彥軍
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12
• 代理公司: 12201 天津市北洋有限責任專利代理事務所
• 代理人: 王蒙蒙

1.一種用于鋁合金拉拔式摩擦塞焊的成型環(1)，其特征在于，所述成型環(1)的中心通孔為兩段式階梯型孔，所述兩段式階梯型孔分為靠近待焊工件(2)的第一階梯部分(11)和遠離待焊工件(2)的第二階梯部分(12)，所述第一階梯部分(11)的錐度大于所述第二階梯部分(12)的錐度，所述第一階梯部分(11)的長度小于所述第二階梯部分(12)的長度。

2.根據權利要求1所述的一種用于鋁合金拉拔式摩擦塞焊的成型環(1)，其特征在于，所述第一階梯部分(11)的錐度為60°、長度為1.8mm。

3.根據權利要求1所述的一種用于鋁合金拉拔式摩擦塞焊的成型環(1)，其特征在于，所述第二階梯部分(12)的錐度為30°、長度為8.2mm。

4.根據權利要求1所述的一種用于鋁合金拉拔式摩擦塞焊的成型環(1)，其特征在于，所述成型環(1)通過螺栓與支撐座(3)進行定位與連接。

5.一種鋁合金拉拔式摩擦塞焊焊接方法，其特征在于，包括以下步驟：

選擇塞棒(4)直徑；

將如權利要求1-4任意一項所述的用于鋁合金拉拔式摩擦塞焊的成型環(1)安裝在待焊工件(2)的塞孔背面；

確定焊接總進給量。

6.根據權利要求5所述的一種鋁合金拉拔式摩擦塞焊焊接方法，其特征在于，所述的塞棒(4)直徑的確定方法為：

塞棒(4)在焊接時同時受到拉應力和扭矩的作用，根據公式(2)計算得到塞棒(4)的帶有安全系數的第四強度理論的理論強度[σ]：

式中，τ為最大切應力，其中，M_e為最大扭矩，W_P為抗扭截面系數；σ為最大拉應力，其中F為最大拉力，A為塞棒(4)截面積；n為安全系數；

在選定塞棒(4)材料和焊接工藝參數以后，將塞棒(4)材料的所能承受最大拉應力σ，最大扭矩M_e，最大拉力F以及安全系數n帶入公式(2)，根據公式(2)得到塞棒(4)直徑。

7.根據權利要求5所述的一種鋁合金拉拔式摩擦塞焊焊接方法，其特征在于，所述的焊接總進給量包括預加載進給量、焊接進給量和頂鍛進給量；

所述預加載進給量由塞補焊機自身確定；

所述頂鍛進給量的確定方法為：當頂鍛力在20kN-50kN之間變化時，頂鍛力所對應的頂鍛進給量在2mm-7mm之間線性變化；

所述焊接總進給量的確定方法為：所述焊接進給量的最大值不能使塞棒(4)接觸到所述成型環(1)、最小值需保證塞棒(4)與成型環(1)的交點和塞棒(4)與塞孔的交點在同一直線上，在最大值和最小值之間調節所述焊接進給量。