[發(fā)明專(zhuān)利]一種攪拌感應(yīng)焊接方法及攪拌頭

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010791679.6
• 申請(qǐng)日: 2020-08-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111805106A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張洪濤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 張洪濤
• 主分類(lèi)號(hào): B23K28/02
• 分類(lèi)號(hào): B23K28/02;B23K20/12;B23K13/01
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明涉及到一種感應(yīng)攪拌焊接方法及攪拌頭。其特征在于，用于焊接的感應(yīng)攪拌頭內(nèi)部設(shè)置有感應(yīng)線(xiàn)圈，焊接時(shí)感應(yīng)線(xiàn)圈與焊接電源接通，感應(yīng)攪拌頭軸線(xiàn)與被焊工件表面的法線(xiàn)保持夾角，旋轉(zhuǎn)或不旋轉(zhuǎn)插入焊接工件一定深度后并沿著焊縫方向移動(dòng)，距離感應(yīng)線(xiàn)圈較近的母材在感應(yīng)加熱集膚效應(yīng)作用下，局部被快速加熱到一定溫度，使之達(dá)到塑性或熔化狀態(tài)，同時(shí)在攪拌頭的機(jī)械攪拌作用下實(shí)現(xiàn)金屬連接。感應(yīng)攪拌頭至少包括軸肩、攪拌針和感應(yīng)線(xiàn)圈等組成，軸肩、攪拌針的材料為非導(dǎo)磁材料，感應(yīng)線(xiàn)圈內(nèi)置于軸肩和攪拌針內(nèi)部。本發(fā)明利用感應(yīng)加熱的具有集膚效應(yīng)，克服了攪拌摩擦焊頂鍛壓力大的缺點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，焊接質(zhì)量高，具有較大的實(shí)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于一種電磁感應(yīng)技術(shù)在焊接領(lǐng)域的應(yīng)用，尤其涉及一種攪拌感應(yīng)焊接方法及攪拌頭。

背景技術(shù)

攪拌摩擦焊是一種固相焊接技術(shù)，通過(guò)摩擦使工件加熱塑化，并在攪拌頭機(jī)械攪拌作用下實(shí)現(xiàn)工件間的金屬連接。與傳統(tǒng)的焊接方法相比，具有優(yōu)質(zhì)、低耗、變形小、無(wú)污染等特點(diǎn)。但攪拌摩擦焊是一種利用摩擦熱實(shí)現(xiàn)焊接的技術(shù)，焊接頂鍛壓力大，故焊接設(shè)備笨重，工裝夾具復(fù)雜，不便于焊接操作，也不便于復(fù)雜焊縫的應(yīng)用，目前該技術(shù)主要應(yīng)用于鋁合金、鎂合金等有色金屬的焊接。

電磁感應(yīng)加熱，簡(jiǎn)稱(chēng)為感應(yīng)加熱，其加熱過(guò)程為：金屬工件放入感應(yīng)圈內(nèi)，在交變磁場(chǎng)作用下，工件內(nèi)感應(yīng)電流，由于感應(yīng)電流沿工件表面形成封閉回路，通常稱(chēng)為渦流，渦流將電能變成熱能。感應(yīng)加熱具有工件的表面加熱快的特點(diǎn)，也稱(chēng)為集膚效應(yīng)。這主要因?yàn)闇u流主要分布于工件表面，工件內(nèi)部幾乎沒(méi)有電流通過(guò)，頻率越高，電流滲透深度越小。電磁感應(yīng)加熱具有無(wú)電弧強(qiáng)光、綠色環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，但在焊接領(lǐng)域其應(yīng)用并不廣泛，主要應(yīng)用于感應(yīng)釬焊和高頻焊等領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的

本發(fā)明提供了一種感應(yīng)攪拌焊接方法及攪拌頭，針對(duì)摩擦熱需要頂端壓力大的不足，采用感應(yīng)加熱替代摩擦加熱工件，充分利用感應(yīng)加熱的具有集膚效應(yīng)的特點(diǎn)，克服了攪拌摩擦焊頂鍛壓力大的缺點(diǎn)，將“攪拌+摩擦”的焊接方式改進(jìn)為“攪拌+感應(yīng)”焊接方式。

技術(shù)方案

本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

本發(fā)明提供了一種感應(yīng)攪拌焊接方法，其特征在于，用于焊接的感應(yīng)攪拌頭內(nèi)部設(shè)置有感應(yīng)線(xiàn)圈，焊接時(shí)感應(yīng)線(xiàn)圈與焊接電源接通，攪拌頭軸線(xiàn)與被焊工件表面的法線(xiàn)保持夾角，旋轉(zhuǎn)或不旋轉(zhuǎn)插入焊接工件一定深度后并沿著焊縫方向移動(dòng)，距離感應(yīng)線(xiàn)圈較近的母材在感應(yīng)加熱集膚效應(yīng)作用下，局部被快速加熱到一定溫度，使之達(dá)到塑性或熔化狀態(tài)，同時(shí)在攪拌頭的機(jī)械攪拌作用下實(shí)現(xiàn)金屬連接。

所述的攪拌感應(yīng)焊接方法可用于工件間接頭形式至少包括對(duì)接接頭、搭接接頭、T形接接頭、角接接頭和點(diǎn)焊接頭。

所述的焊接電源類(lèi)型至少包括交流電流、脈動(dòng)電流，電流頻率至少包括高頻、中頻、工頻。

本發(fā)明提供了一種感應(yīng)攪拌焊接用的感應(yīng)攪拌頭。其特征在于，感應(yīng)攪拌頭結(jié)構(gòu)至少包括軸肩、攪拌針和感應(yīng)線(xiàn)圈。軸肩上部分與一個(gè)動(dòng)力源連接，如機(jī)床的主軸（圖中未標(biāo)出）相連，軸肩下表面與攪拌針相連，感應(yīng)線(xiàn)圈布置在軸肩和攪拌針內(nèi)部且距焊縫較近的表面，便于感應(yīng)加熱焊縫母材，感應(yīng)線(xiàn)圈通過(guò)攪拌頭內(nèi)置的導(dǎo)線(xiàn)與焊接電源連接。

所述軸肩、攪拌針的材料為非金屬材料，至少包括陶瓷、玻璃、氧化鋁、碳纖維，感應(yīng)線(xiàn)圈為金屬材料或其他導(dǎo)電材料。

所述感應(yīng)線(xiàn)圈對(duì)軸肩、攪拌針不產(chǎn)生感應(yīng)電流，僅對(duì)線(xiàn)圈附近的母材產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而直接對(duì)母材進(jìn)行感應(yīng)加熱。

所述感應(yīng)攪拌頭的軸肩底面具有凹面形狀，軸肩結(jié)構(gòu)可為單軸肩和雙軸肩。

所述的攪拌針表面具有螺紋、溝槽形狀，可增加焊縫金屬的流動(dòng)性。

所述攪拌針的橫截面形狀至少包括圓形、三角形、矩形、多邊形、梅花形。