[發明專利]一種基于高頻輔助的異種金屬半固態摩擦釬焊方法

有效

• 申請號: 202010087041.4
• 申請日: 2020-02-11
• 公開（公告）號: CN111098018B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 許惠斌;叢偉;鐘萬亮
• 申請（專利權）人: 重慶理工大學
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K20/22;B23K20/24
• 代理公司: 重慶華科專利事務所 50123
• 代理人: 康海燕

1.一種基于高頻輔助的異種金屬半固態摩擦釬焊方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一，準備待焊螺柱和待焊工件，所述待焊螺柱焊接端加工為錐度臺階狀、錐度螺紋狀、錐度臺階螺紋狀或直螺紋狀，所述錐度臺階狀為：焊接端整體呈錐度角為10～30°的錐柱狀，自其頂端向待焊螺柱桿部方向設有4～12個逐級向下的臺階：

所述錐度螺紋狀為：焊接端整體呈錐度角為10～30°的錐柱狀，其外周面設有螺旋設置的螺紋槽，該螺紋槽深度為0.2～3mm，螺距為0.5～3mm；

所述錐度臺階螺紋狀為：焊接端整體呈錐度角為10～30°的錐柱狀，自其頂端向待焊螺柱桿部方向設有4～12個逐級向下的臺階，且焊接端外周面加工有雙螺旋槽，該雙螺旋槽以靠近根部臺階的第二臺階作為起始點，起始角度分別為0°和180°，螺旋槽深度為0.3～1mm，螺距為1～3mm；

所述直螺紋狀為：焊接端整體呈圓柱狀，其外周面設有螺旋設置的螺紋槽，該螺紋槽深度為0.2～3mm，螺距為0.5～3mm；

所述待焊工件的待焊面處加工預置孔，該預置孔呈圓臺形，其母線角度與待焊螺柱焊接端的單面錐度相同，將釬料放置于待焊工件的預置孔內壁；

步驟二，將待焊工件水平放置，待焊螺柱固定于待焊工件上方，待焊螺柱焊接端對準待焊工件的預置孔，采用高頻感應線圈將待焊螺柱焊接端加熱至300～500℃，保溫1～5min；

步驟三，摩擦階段，待焊螺柱下移與釬料接觸后，以轉速600～1500r/min、摩擦壓力10～40MPa摩擦3～8s，釬料由于待焊螺柱熱量作用處于半固態狀態，待焊螺柱焊接端嵌入待焊工件預置孔內壁2～5mm；

步驟四，頂鍛階段，摩擦旋轉急停，急停時間小于0.5s，施加頂鍛壓力15～60MPa，頂鍛時間為3～10s，頂鍛階段待焊螺柱位移量為1～3mm；

步驟五，頂鍛結束后在15～60MPa壓力下保荷10～25s，然后空冷至室溫。

2.根據權利要求1所述的基于高頻輔助的異種金屬半固態摩擦釬焊方法，其特征在于：所述步驟三中半固態狀態的釬料的固相分數為40～60％。

3.根據權利要求1或2所述的基于高頻輔助的異種金屬半固態摩擦釬焊方法，其特征在于：所述釬料通過熱鍍工藝附著于待焊工件預置孔內壁，形成釬料鍍層，該釬料鍍層平均厚度為0.1～0.8mm。

4.根據權利要求1或2所述的基于高頻輔助的異種金屬半固態摩擦釬焊方法，其特征在于：所述釬料為片狀結構，厚度為0.3～1.0mm，在待焊工件預置孔內壁環設有用于放置片狀釬料的凸起。

5.根據權利要求1或2所述的基于高頻輔助的異種金屬半固態摩擦釬焊方法，其特征在于：所述釬料為Zn-Al系、Al-Si系或Al-Si-Cu-Ni系釬料。

6.根據權利要求1或2所述的基于高頻輔助的異種金屬半固態摩擦釬焊方法，其特征在于：所述待焊螺柱的材質為鋼、待焊工件的材質為鋁，或者，所述待焊螺柱的材質為鋼、待焊工件的材質為銅，再或者，所述待焊螺柱的材質為銅、待焊工件的材質為鋁。

7.根據權利要求1或2所述的基于高頻輔助的異種金屬半固態摩擦釬焊方法，其特征在于：所述待焊工件為筒體、管狀、棒件、厚板件或方柱件。