[發明專利]一種中空結構攪拌摩擦焊接方法

在審

• 申請號: 202110184583.8
• 申請日: 2021-02-08
• 公開（公告）號: CN112872577A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 萬龍;李小林;劉景麟;黃體方
• 申請（專利權）人: 哈工萬聯智能裝備（蘇州）有限公司
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12
• 代理公司: 北京祺和祺知識產權代理有限公司 11501
• 代理人: 劉心蕾

本發明涉及攪拌摩擦焊接技術領域，具體涉一種中空結構攪拌摩擦焊接方法。該焊接方法在中空結構的待焊零件內填滿填料后封閉通孔進行焊接，焊接完成后再打開所述通孔，將中空結構內填充的填料從所述通孔內排出，以完成焊接操作。該焊接方法將中空結構內部填充滿填料，保證焊接過程中中空結構內部有足夠的支撐，因此，可以采用常規攪拌摩擦焊接方法實現相對密封結構的焊接，不需要復雜的攪拌頭裝配過程，在焊接過程中可以很容易滿足精度要求。并且在中空結構焊接時，將輸送填料進入其內部的孔洞封閉，防止焊接過程中材料外溢，使得內部支撐不足，容易產生塌陷缺陷。

技術領域

本發明涉及攪拌摩擦焊接技術領域，具體涉一種中空結構攪拌摩擦焊接方法。

背景技術

攪拌摩擦焊作為一種固相連接技術，在焊接中材料不發生熔化，適用于輕質合金的焊接中。與常規熔化焊相比，焊接熱輸入較小，在焊接過程中不會出現因為材料凝固而產生裂紋缺陷，同時較小的焊接熱輸入不會產生較大的熱影響區域。此外，攪拌摩擦焊接中，攪拌頭對材料的攪拌摩擦摩擦作用，使得焊縫內部材料更加均勻，晶粒尺寸更加細化。

然而攪拌摩擦焊接技術本身具有一定的固有問題，例如焊接中需要背部支撐，因此，攪拌摩擦焊接技術在空心結構的焊接中難度較大。為了解決這一背部支撐問題，目前均通過改變焊具形貌實現焊接。雙軸肩攪拌擦焊接技術可以實現背部無支撐焊接，通過下部軸肩對焊縫背部產生一定的支撐，由于下軸肩需要復雜的結構進行安裝，在焊接環焊縫或者相對封閉的筒件結構時，雙軸肩難以安裝。此外，環形件焊接時，需要預制孔讓攪拌頭穿過其中，伴隨著下部軸肩的裝夾會極大的增加焊接時間以及工藝的復雜程度。采用背部自支撐的方式進行焊接，由于底部旋轉的小軸肩與上部旋轉動軸肩之間的距離固定不變，當焊接零件發生變形或者零件加工尺寸存在誤差的時候，當采用位移控制進行焊接時會產生較大的飛邊缺陷，甚至下部攪拌頭會進入零件內部，產生較大的減薄量。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于克服現有技術中的針對中空結構攪拌摩擦焊接技術存在上述問題的缺陷，增加固相攪拌摩擦焊接技術的應用范圍，解決相對封閉中空零件內部無支撐的問題，從而提供一種中空結構攪拌摩擦焊接方法。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：

本發明提供一種中空結構攪拌摩擦焊接方法，包括以下步驟：

固定具有中空結構的待焊零件，并定位所述待焊零件的對接面或搭接面；其中，所述待焊零件上具有連通中空結構與外界的至少一個通孔；

將所述中空結構內填滿填料，并封閉所述通孔；

根據待焊零件的厚度，選擇合適的攪拌頭，以及合適的焊接參數進行焊接；

打開所述通孔，將所述中空結構內填充的填料從所述通孔內排出。

上述中空結構攪拌摩擦焊接方法中，所述填料為顆粒狀填料；為了防止在焊縫背部產生焊瘤，所述顆粒狀填料尺寸優選為小于0.1mm。

上述中空結構攪拌摩擦焊接方法中，所述待焊零件具有第一剛性系數，所述顆粒狀填料具有第二剛性系數；其中，第二剛性系數大于第一剛性系數，顆粒剛性系數較大，在焊接力的擠壓作用下不會發生較大的變形，保證焊接過程中中空結構內部有足夠的支撐。優選地，所述顆粒狀填料的材料可以為鈦合金、鋼、鑄鐵、玻璃或陶瓷等。

上述中空結構攪拌摩擦焊接方法中，還包括，在所述待焊零件上加工一個或多個所述通孔；為了方便顆粒將中空結構完全填充，所述通孔優選為位于所述待焊零件的上部。優選地，所述通孔的位置避開焊縫位置，以提升焊縫組織的均勻性。

上述中空結構攪拌摩擦焊接方法中，所述填料在重力和/或外部施加的擠壓力的作用下將所述中空結構完全填充。

上述中空結構攪拌摩擦焊接方法中，在定位所述待焊零件的對接面或搭接面過程，保證所述對接面或搭接面之間的間隙小于0.1mm。