[發明專利]一種用于輕合金板的攪拌摩擦焊底部輔熱裝置

在審

• 申請號: 202011241541.5
• 申請日: 2020-11-09
• 公開（公告）號: CN112404693A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 蘆笙;朱涵文;衛成剛;王澤鑫;陳靚瑜;楊代立;姚增健;臧千昊;彭金華
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K20/26
• 代理公司: 南京華恒專利代理事務所(普通合伙) 32335
• 代理人: 宋方園

本發明公開一種用于輕合金板的攪拌摩擦焊底部輔熱裝置，墊板固定于焊接工作臺，墊板表面中心開設有第一凹槽，墊板上兩側均設有MCH引線線槽；各個加熱塊組件均設置于第一凹槽中，加熱塊組件從上向下依次設有銅合金塊、第二隔熱墊、金屬陶瓷加熱片MCH和底座，金屬陶瓷加熱片MCH通過高溫平端波形彈簧夾持固定，高溫平端波形彈簧定位固定于底座，金屬陶瓷加熱片MCH與銅合金塊之間涂覆有高溫導熱脂，底座與銅合金塊相連接。本發明通過在墊板上設置若干加熱塊組件，并配合金屬陶瓷加熱片MCH及對應加熱電路，在不對FSW焊機進行大幅改造的情況下，實現底部、局部預熱輔助FSW試驗。

技術領域

本發明屬于金屬焊接技術，具體涉及一種用于輕合金板的攪拌摩擦焊底部輔熱裝置。

背景技術

攪拌摩擦焊(FSW)是一種材料固相連接技術，對于FSW工藝，焊接溫度場直接關系到材料的流動和焊縫組織，因此，其焊接過程中的溫度場控制尤為重要。一般來說，攪拌摩擦焊的溫度場是“三維不對稱”的。即焊縫表面溫度高，底部溫度低；前進側溫度高，后退側溫度低；焊接起始段溫度低，結束段溫度高。因此可對底部、后退側及起始段加熱來均衡溫度場，進而改善流場，促進焊縫成型。

焊接的過程中，加熱是實現對溫度場的主動控制的方法之一。現有的攪拌摩擦焊輔熱裝置結構與原理各異，就熱源而言，有感應加熱、電阻傳熱、電流輔助、火焰加熱等方案，但大多數方案難以對焊件底部或局部進行加熱，或者能量密度過高，不宜加熱輕合金且設備笨重，靈活性較低。

發明內容

發明目的：本發明的目的在于解決現有技術中存在的不足，提供一種用于輕合金板的攪拌摩擦焊底部輔熱裝置,本發明適用于3～6mm厚度的鎂、鋁合金板的加工，能夠在不對FSW焊機進行大幅改造的情況下，通過靈活配置加熱裝置再配合MCH加熱控制電路實現底部和局部預熱輔助FSW試驗。

技術方案：本發明的一種用于輕合金板的攪拌摩擦焊底部輔熱裝置，包括墊板和若干加熱塊組件；墊板固定于焊接工作臺，墊板表面中心開設有第一凹槽，墊板上兩側均設有MCH引線線槽(即位于第一凹槽的兩側)；各個加熱塊組件均設置于第一凹槽中，加熱塊組件從上向下依次設有銅合金塊、第二隔熱墊、金屬陶瓷加熱片MCH和底座，金屬陶瓷加熱片MCH通過高溫平端波形彈簧夾持固定，高溫平端波形彈簧定位固定于底座，金屬陶瓷加熱片MCH與銅合金塊之間涂覆高溫導熱脂形成導熱層，底座放置于第一凹槽內裝配完成后與銅合金塊上下相連接，實際焊接時受到上方壓力后底座即可與第一凹槽固定無需施加多余約束。

各加熱塊組件的外周設置有鋼制墊塊，例如可以在加熱塊組件外側或者相鄰兩個加熱塊組件之間均設置有鋼制墊塊，通過設置鋼制墊塊整個裝置上無需加熱的位置起到原本墊板的支撐作用；加熱塊組件的外周鋪設有第一隔熱墊。

其中，所述鋼質墊塊用于焊縫無需加熱處，能夠在焊接時支撐墊板，并且鋼制墊塊能夠多個聯用各個加熱塊，加熱塊的尺寸及鋼質墊塊的尺寸按需設計即可。

實際加工過程中，將加熱塊組件和鋼制墊塊置于墊板中心的第一凹槽(即焊縫處)，并在墊板和加熱塊組件周圍布置隔熱材料(例如第一隔熱墊、第二隔熱墊等)，然后將能夠加熱的墊板固定好待焊試板，接通金屬陶瓷加熱片MCH加熱至一定溫度后，完成焊接。

為適應不同加工使用情況，第一凹槽與底座之間設有對應的高度調節塊，第一凹槽的兩側設有若干限位柱。第一凹槽槽內開設有螺紋孔，螺紋孔與底座之間設置蝶形螺絲，通過調整蝶形螺絲的松緊進而調整底座的高度；第一凹槽的兩側設有螺紋孔，該螺紋孔中旋入限位螺栓，通過限位螺栓將加熱塊組件限位于第一凹槽中。

為增強加熱塊組件的強度，底座采用不銹鋼制成，底座表面中間開設柱狀凹槽用于固定高溫平端波形彈簧，底座上設有MCH引線線槽。

進一步的，銅合金塊與底座之間通過若干螺釘連接，進而將整個加熱塊組件結構固定。

進一步的，銅合金塊一體化成型呈長方體，其整體設置于第二隔熱墊上方。