[發明專利]基于冷-熱拉伸的攪拌摩擦薄板膠焊方法

有效

• 申請號: 202010411577.7
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN111438434B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 孫朝海;姬書得
• 申請（專利權）人: 沈陽飛機工業（集團）有限公司
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K20/26
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

1.一種基于冷-熱拉伸的攪拌摩擦薄板膠焊方法，其特征在于，該方法基于冷-熱拉伸焊接夾具實現攪拌摩擦膠焊；所述冷-熱拉伸焊接夾具包括上下夾具兩部分，上、下夾具（2、8）將待焊板材裝夾在中間，上夾具（2）開槽露出待焊區域，開槽處用于通過攪拌頭(1)；在上、下夾具（2、8）接觸待焊板材的整個表面裝有冷-熱塊；所述冷-熱塊通過五孔定位的方式裝于夾具內壁之上，冷-熱塊下表面裝有應變片，用于測量焊接過程中板材變形產生的壓力；冷-熱塊采用兩正極，兩負極相對安裝的供電方式，該方式可以在冷-熱塊安裝時不再區分安裝方向；在冷-熱塊工作表面(12)的正下方設有分段式插頭(10)、和電源正極負極；所述分段式插頭(10)上方分段，分別對應不同的應變片正負接線；所述冷-熱塊包括冷塊和熱塊，冷塊的工作表面裝有半導體制冷片，熱塊的工作表面裝有電阻絲；攪拌摩擦薄板膠焊方法包括以下步驟：

步驟一：在對應冷-熱拉伸焊接夾具上插入相應的冷-熱塊；

步驟二：將待焊的上板(4)和下板(6)疊放在一起，兩板之間涂有膠層(5)，涂膠后放置于冷-熱拉伸焊接夾具中；其中，上板(4)的板厚為0.3 ~5 mm，下板(6)的板厚為0.3 ~5 mm，膠層(5)中摻雜有0.1% ~ 10%的石墨烯微片；

步驟三：將冷-熱拉伸焊接夾具放置于攪拌摩擦焊機工作臺上，設置焊接參數進行焊接；其中，攪拌頭(1)轉速為50 ~ 5000 rpm，焊速為5 ~ 1000 mm/min，下壓量為0 ~ 1 mm；

所述攪拌頭(1)前進方向前方的熱塊施加100 ~ 1000℃的輔熱，對焊縫(3)前方進行預熱；其中，冷塊不工作；

所述攪拌頭(1)前進方向后方的熱塊持續施加10 ~ 200 ℃的輔熱，一方面對膠層(5)進行固化，另一方面緩解焊縫(3)周圍溫度梯度，降低板材應力，減少形變；其中，冷塊不工作；

所述攪拌頭(1)前進方向后方焊縫(3)區兩側實時監測每個應變片的壓力變化；當某一塊冷-熱塊壓力值增加時，則該處熱塊升溫10 ~ 100 ℃，其對應的背面冷塊工作，施加-10~ -150℃的冷卻溫度從而降低背部溫度；同時，該熱塊周圍的熱塊降低輔熱溫度，從而通過冷-熱拉伸實現對板材的矯正；

步驟四：焊接完成后，熱塊持續施加0 ~ 1000s的10 ~ 200 ℃的輔熱；對膠層(5)進行固化的同時降低焊縫應力；最后取下焊接板材并去除殘膠，完成焊接。

2.根據權利要求1所述的一種基于冷-熱拉伸的攪拌摩擦薄板膠焊方法，其特征在于，步驟一的插入方式包括以下三種：上冷下熱：上夾具(2)裝冷塊、下夾具(8)裝熱塊；上熱下冷：上夾具(2)裝熱塊，下夾具(8)裝冷塊；冷熱混合：上、下夾具(2、8)表面均相間插入冷-熱塊。