[發明專利]一種基于自蔓延反應的避免厚板攪拌摩擦焊接底部缺陷的方法

在審

• 申請號: 202010698079.5
• 申請日: 2020-07-20
• 公開（公告）號: CN112238293A
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發明（設計）人: 鄧永芳;曾金成;肖順
• 申請（專利權）人: 江西理工大學
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K20/16
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 瞿網蘭

一種基于自蔓延反應的避免厚板攪拌摩擦焊接底部缺陷的方法，其特征是在焊接前將兩種能發生“固?固”自蔓延反應且對接頭性能沒有負面影響的粉末材料加在焊接板材對接面的底部；由焊接過程中的摩擦熱引燃粉末材料后自動燃燒、蔓延，為接頭底部提供更多的熱量輸入，提高材料流動性，減少和避免接頭底部缺陷地形成，提高接頭的力學性能。本發明在焊縫底部添加能發生“固?固”自蔓延反應的粉末材料，在焊接過程中由摩擦熱引燃粉末材料后，增加了熱輸入量，能有效地提高材料流動性，避免接頭中缺陷的形成，增強接頭的力學性能。

技術領域

本發明涉及一種攪拌摩擦焊接技術，尤其是一種不同材料攪拌摩擦焊接缺陷消除技術，具體地說是一種基于自蔓延反應的避免厚板攪拌摩擦焊接底部缺陷的方法。

背景技術

攪拌摩擦焊接（FSW）是一種新型固相連接技術，焊接過程中熱量主要來源于攪拌頭和材料的摩擦產熱和材料塑性變形產熱，在焊接較厚的板材和一些高熔點材料時，接頭底部由于產熱量不夠，常出現孔洞和裂紋等缺陷，影響接頭的力學性能。

增加焊接過程中的熱量輸入可以減少和避免孔洞、裂紋等缺陷的形成，提高接頭的力學性能。本專利提出了一種基于自蔓延反應的避免厚板攪拌摩擦焊接底部缺陷的方法，可以提高焊接時的熱輸入量，避免缺陷在接頭內部形成，提高接頭的力學性能。

發明內容

本發明的目的是針對攪拌摩擦焊接過程中焊縫底部因熱量不足易產生各種底部焊接缺陷的問題，發明一種基于自蔓延反應的避免厚板攪拌摩擦焊接底部缺陷的方法。

本發明的技術方案是：

一種基于自蔓延反應的避免厚板攪拌摩擦焊接底部缺陷的方法，其特征是在焊接前將兩種能發生“固-固”自蔓延反應且對接頭性能沒有負面影響的粉末材料加在焊接板材對接面的底部；由焊接過程中的摩擦熱引燃粉末材料后自動燃燒、蔓延，為接頭底部提供更多的熱量輸入，提高材料流動性，減少和避免接頭底部缺陷地形成，提高接頭的力學性能，解決攪拌摩擦焊接過程中，接頭底部由于熱輸入量不足導致材料流動性差，形成孔洞和裂紋缺陷的問題。

具體包括以下步驟：

首先，分析不同焊接工藝參數的接頭宏觀形貌，得到接頭缺陷形成的規律和計算出避免缺陷形成所需要的熱量；

其次，分析不同粉末材料在發生自蔓延反應時產生的熱量和粉末材料對接頭性能是否有負面影響；得到對接頭性能沒有不良影響且能滿足避免接頭底部形成缺陷所需的熱量的粉末材料。

第三，根據接頭缺陷的位置、避免缺陷所需能量和粉末材料發生自蔓延反應所生成的熱量設計出填充粉末材料的小孔形狀、位置、大小和所需粉末的用量；

最后，按所設計的小孔尺寸對對接面進行加工；將所選粉末填入在小孔中，使用攪拌摩擦焊技術對焊接板材進行焊接。

所述能發生“固-固”自蔓延反應的粉末包括：鋁-鎳粉末、鋁-釹粉末、鈦-硅粉末、鋁-鐵粉末和鋁、硼、碳、硅化合物。

所述粉末的添加方式包括：涂抹在焊接面的表層，添加在焊接面的內部。

所述添加在焊接面內部是采用開孔或開槽的方式實現。

所述粉末的直徑在1nm~1mm之間。

本發明的有益效果是：

本發明在焊縫底部添加能發生“固-固”自蔓延反應的粉末材料，在焊接過程中由摩擦熱引燃粉末材料后，增加了熱輸入量，能有效地提高材料流動性，避免接頭中缺陷的形成，增強接頭的力學性能。

附圖說明

圖1是本發明的焊接實驗裝置示意圖。

具體實施方式