[發明專利]一種鋁合金空腔型材攪拌摩擦焊方法

在審

• 申請號: 201911143909.1
• 申請日: 2019-11-20
• 公開（公告）號: CN110961775A
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 金文福;孫巍;康銘;田春雨;鄂英凱;張健;齊芃芃
• 申請（專利權）人: 遼寧忠旺鋁合金精深加工有限公司
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K20/24;B23K103/10
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 陰知見

本發明屬于鋁合金焊接技術領域，涉及一種鋁合金空腔型材攪拌摩擦焊方法，主要包括(1)采用機加方式進行金屬塞塊加工，金屬塞塊外輪廓與型材空腔輪廓保持一致，倒角處保留圓滑過渡；(2)將金屬塞塊正面與背面去除氧化膜；(3)將金屬塞塊填充到兩個待焊接的型材空腔內后焊接焊縫，該攪拌摩擦焊方法，不僅可提高焊縫質量，減少接頭強度損失比率，且生產效率得到大幅提高，并且可實現自動化式生產。

技術領域

本發明屬于鋁合金焊接技術領域，涉及一種鋁合金空腔型材攪拌摩擦焊方法。

背景技術

攪拌摩擦焊技術(FSW)是1991年由英國焊接研究所發明的一種新型固相連接技術，具有焊接溫度低、焊接質量高、焊接變形小、焊縫成型美觀等優點，廣泛應用于航空航天、船舶、軌道交通、汽車等工業領域。

目前新能源汽車用鋁合金電池托盤底板普遍采用攪拌摩擦焊作為主要連接方法。為了實現產品整體結構的輕質降噪，多數底板會采用中空型材的結構形式，電池托盤的底板與邊框在攪拌摩擦焊時，由于底板中空型材尺寸設計不同以及攪拌摩擦焊接時施加很大的頂鍛力，待焊處型材壁厚過薄會導致焊縫塌陷，無法形成有效的連接。

鋁合金空腔型材如選用攪拌摩擦焊來進行連接，勢必需增加型材壁厚來保證焊接需要，將會導致電池托盤整體重量增加。如選用傳統弧焊方式來進行焊接，焊接后底板變形程度較大，接頭強度損失嚴重，生產效率低。

發明內容

有鑒于此，本發明為了解決上述鋁合金空腔型材焊接過程中存在的焊縫塌陷問題，提供一種鋁合金空腔型材攪拌摩擦焊方法，不僅可提高焊縫質量，減少接頭強度損失比率，且生產效率得到大幅提高，并且可實現自動化式生產。

為達到上述目的，本發明提供一種鋁合金空腔型材攪拌摩擦焊方法，包括以下步驟：

A、采用機加方式進行金屬塞塊加工，金屬塞塊外輪廓與型材空腔輪廓保持一致；

B、將金屬塞塊正面與背面均去除氧化膜，插入至兩個待焊接的型材空腔內，金屬塞塊兩側與型材空腔均留有間隙；

C、焊接兩塊鋁合金空腔型材之間的焊縫，采用攪拌摩擦焊接，焊接參數為：攪拌針針長為4.0mm，攪拌頭軸肩為15mm，主軸轉速為1000～1400r/min，焊接壓力為20KN，攪拌頭的焊接速度300～600mm/min，攪拌頭的傾斜角度為2.5°，側面傾斜角度為0°，攪拌針運動方向為逆時針方向，待機時間0.5s，焊接參數需要根據實際情況調整。

D、焊接完成后，對焊縫表面進行清理，按鋁合金空腔型材焊縫質量要求進行檢驗。

進一步，步驟A中金屬塞塊的倒角處圓滑過渡，金屬塞塊與型材空腔的間隙量＜0.3mm。

進一步，步驟A中金屬塞塊與型材空腔的間隙量≥0.1mm。

進一步，步驟B鋁合金空腔型材表面氧化膜為Al₂O₃氧化膜，氧化膜的厚度范圍為25～40μm。

進一步，步驟C焊接前將焊縫附近25～50mm的范圍內用丙酮或乙醇清洗鋁合金空腔型材表面油污。

進一步，步驟C中金屬塞塊在型材空腔內的插入深度大于攪拌頭軸肩外沿10±2mm。

本發明的有益效果在于：

1、本發明目的主要針對鋁合金空腔型材焊接問題，在焊接方式選擇上，選用傳統弧焊焊接后會導致產品變形程度較大、接頭強度損失嚴重等問題。采用本發明所公開的攪拌摩擦焊接，不僅可提高焊縫質量，減少接頭強度損失比率，且生產效率提高，可實現自動化式生產。

2、本發明所公開的鋁合金空腔型材攪拌摩擦焊方法，具有以下優點：

(1)金屬塞塊制作過程簡單，無尺寸精度要求；