[發明專利]異種材料固相連接的方法及用于其的工具組件

有效

• 申請號: 202110333770.8
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113146019B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 王衛兵;趙大龍;王宏健;侯紅亮
• 申請（專利權）人: 北京碳垣新材料科技有限公司
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K20/26
• 代理公司: 北京辰權知識產權代理有限公司 11619
• 代理人: 佟林松

本發明提供了一種異種材料固相連接的方法及用于其的工具組件，該工具組件包括壓緊件和頂鍛桿，所述壓緊件為兩端開口的中空柱體，所述頂鍛桿嵌套于所述壓緊件的中空內部，并且所述頂鍛桿可以相對于所述壓緊件上下運動。該工具組件是針對異種材料尤其是熔點相差較大的異種材料之間的連接而設計的專用工具，結構簡單，提高了異種材料之間連接的可靠性。

技術領域

本發明涉及異種材料固相連接技術領域，具體涉及一種異種材料固相連接的方法及用于其的工具組件。

背景技術

傳統的連接方法主要有熔焊、鉚接、螺栓連接等，隨著裝備輕量化發展的需求，要求以焊接代替鉚接的方法，但是，對于異種材料之間的連接，由于二者之間的材料成分和物理性能的差異，傳統的熔融焊接方法難以焊接出質量優異的焊縫，因此，固相連接技術應運而生。

固相連接技術是利用材料在高溫下達到塑性流動狀態，利用材料本身的塑性流動狀態實現了材料間的混合連接。例如攪拌摩擦焊(Friction Stir Welding，簡稱FSW)技術就是利用材料的塑性流動實現材料連接的焊接方法，并實現了工程化和工業化應用階段。近年來，在攪拌摩擦焊技術基礎上，還創新開發出了攪拌摩擦點焊技術、攪拌摩擦加工技術、攪拌摩擦表面處理技術等。

雖然利用材料塑性流動實現固相連接具有明顯的優勢，但是對于熔點相差較大的異種材料之間的連接，至今未開發出更好的技術方法。因此，開發一種適用于異種材料尤其是熔點相差較大的異種材料之間連接的方法及專用工具組件是十分必要的。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種異種材料固相連接的方法及用于其的工具組件，該工具組件是針對異種材料尤其是熔點相差較大的異種材料之間的連接而設計的專用工具，結構簡單、實用性強，并且在頂鍛桿的一端端面上設計凸紋以增加頂鍛桿端部與連接材料之間的摩擦力以及改善連接材料的塑性流動，提高了異種材料之間連接的可靠性，以解決現有技術中并沒有專用于熔點相差較大的異種材料連接的工具的技術問題。

為了實現上述目的，根據本發明的第一方面，提供了一種用于異種材料固相連接的工具組件。

該用于異種材料固相連接的工具組件包括壓緊件和頂鍛桿，所述壓緊件為兩端開口的中空柱體，所述頂鍛桿嵌套于所述壓緊件的中空內部，并且所述頂鍛桿可以相對于所述壓緊件上下運動。

進一步的，還包括回填轉子，所述頂鍛桿嵌套于所述回填轉子空腔內，所述頂鍛桿與所述回填轉子同軸設置且二者均嵌套于所述壓緊件的中空內部。

進一步的，所述壓緊件的側壁上設有用于輸送連接材料的通道，所述通道與所述壓緊件的中空內部相通；

優選的，所述頂鍛桿的一端端面上形成有凸紋，所述凸紋為S紋、螺旋線紋或同心圓環紋。

為了實現上述目的，根據本發明的第二方面，提供了一種異種材料固相連接的方法。

該異種材料固相連接的方法是采用上述的工具組件，所述方法包括以下步驟：

提供待連接的第一板材和第二板材，并且所述第一板材表面設有貫穿板材厚度方向的缺口；

將所述第二板材、所述第一板材和所述壓緊件由下至上依次疊放，并且所述缺口與所述壓緊件的中空內部相通；

向所述缺口內加入連接材料；其中，所述連接材料的熔點小于或等于所述第一板材和所述第二板材中熔點大的其中一個；

利用所述頂鍛桿持續頂鍛所述連接材料，并且使所述連接材料在摩擦熱作用下發生塑性流動，之后經過凝固所述連接材料分別與所述第一板材和第二板材緊密粘結。

進一步的，所述缺口的縱截面呈沙漏狀、漏斗狀或上寬下窄的梯形；或者所述缺口呈圓柱體狀且在所述缺口的側壁上形成有螺紋。