[發明專利]靜止軸肩輔助攪拌摩擦膠焊方法

有效

• 申請號: 202010411581.3
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN111438435B
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 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;B23K20/16
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

一種靜止軸肩輔助攪拌摩擦膠焊方法，屬于攪拌摩擦膠焊領域。首先，將下板放置于攪拌摩擦焊機工作臺夾具上，沿焊縫方向放置夾層，在夾層兩側涂膠。其次，安裝攪拌頭與靜止軸肩，當材料受熱發生形變時，通過壓力判斷材料形變情況：若材料向上突起，擠壓靜止軸肩板；若材料向下內凹，降低靜止軸肩板上的受力。當沒有檢測到變形時，靜止軸肩板始終對材料施加0℃～500℃溫度。最后，設置焊接參數并進行焊接，啟動焊接時在下板施加超聲振動，焊接完成后去下板材并清理殘膠。本發明結構簡單，使用方便，能夠提高焊接接頭質量，緩解焊縫內產生金屬間化合物造成的承載能力下降問題，且能夠避免靜止軸肩板前端與板材接觸時發生“鏟”的效果。

技術領域

本發明涉及攪拌摩擦膠焊領域，涉及一種靜止軸肩輔助攪拌摩擦膠焊方法。

技術背景

攪拌摩擦焊是一種先進的焊接方法，具有焊接強度高、綠色無污染等優點，在航空航天等領域具有廣泛的應用。靜止軸肩輔助攪拌摩擦焊通過增加頂鍛力的方式，大幅度提高焊接接頭的力學性能。

中國發明專利CN201910057240.8發明了一種增強攪拌摩擦焊用靜止軸肩剛性的裝置及方法。該方法通過改變靜止軸肩內部結構來提高靜止軸肩的剛性，從而提高焊接接頭的力學性能。

中國發明專利CN201811506207.0發明了一種全焊透雙靜止軸肩填絲攪拌摩擦焊方法。該方法通過新型的靜止軸肩實現了攪拌頭的穿透焊接。并通過靜止軸肩上的填絲孔為焊縫補償材料。從而提高焊接質量。

中國發明專利CN201810686820.9發明了一種具有自撐式結構的攪拌摩擦焊用靜止軸肩及焊接方法。該方法通過一種新型靜止軸肩實現了焊接過程中實現了靜止軸肩的自支撐作用。從而增加了靜止軸肩工藝的應用范圍。

中國發明專利CN201811084373.6發明了一種非等厚板材拼焊用靜止軸肩攪拌工具。該發明的靜止軸肩由攪拌針、軸肩、軸承組成。攪拌針直接與主軸連接，共同旋轉，軸肩通過軸承滾動與板材保持靜止。通過分體式獨特型面軸肩設計，有效地解決了非等厚板材的攪拌摩擦焊的可焊性差、飛邊嚴重、強度下降的問題，操作簡單，適應性強。

中國發明專利CN201810575901.1發明了一種浮動式雙靜止軸肩攪拌摩擦焊接用攪拌頭。該發明通過設置下壓單元和上升單元，將上軸肩和下軸肩壓住待焊接的兩個工件，而且當攪拌針在高速旋轉的時候，上軸肩和下軸肩不會發生旋轉，因此在焊接過程中不會和工件發生高速摩擦的情形，不會使工件變形，從而保證了焊縫的質量。

攪拌摩擦焊焊接方式分為對接、搭接和角接，其中搭接方式是攪拌摩擦焊的一重要接頭形式。然而，攪拌摩擦焊搭接接頭的密封性較差嚴重影響攪拌摩擦焊的應用范圍。為解決焊接接頭密封性差的問題，眾多學者提出了攪拌摩擦膠焊的方法。傳統攪拌摩擦膠焊采用先在整個焊縫區涂膠再焊接的方式。這種焊接中，進入焊縫內的膠會引起應力集中，降低焊接接頭的力學性能。同時，焊接完成后需要對膠層進行固化，增加攪拌摩擦膠焊的工藝復雜性。

發明內容

為防止攪拌摩擦膠焊膠層進入焊縫區的問題且簡化攪拌摩擦膠焊的工藝復雜性，本發明提出了一種靜止軸肩輔助攪拌摩擦膠焊方法。

本發明采用的技術方案為：

一種靜止軸肩輔助攪拌摩擦膠焊方法，包括以下步驟：

步驟一：將下板2放置于攪拌摩擦焊機工作臺夾具上，沿焊縫方向放置一厚度為0.01～1mm的條狀夾層3。在夾層3兩側涂膠形成膠層4后放置上板1并夾緊夾具。

所述的上、下板1、2的板材選自鎂、鋁、鈦等金屬材料，可相同可不同。當上下板材相同時，夾層材料與板材相同；當上下板材不同時，夾層材料可與下板材料相同或者采用第三種材料。其中，當夾層采用第三種材料時，夾層材料必須在焊接時可與上下板材發生共晶反應。

所述的條狀夾層3寬度比攪拌頭5的直徑大0～1mm，長度與焊縫長度相同。