本發(fā)明屬于攪拌摩擦焊，具體涉及一種新型消除攪拌摩擦焊焊縫減薄量的焊接方法。

背景技術(shù)：

1、攪拌摩擦焊因其熱輸入低、焊接變形小、焊縫微觀組織及力學(xué)性能良好等諸多優(yōu)點，己被廣泛應(yīng)用在航空、航天、高速艦船、汽車工業(yè)、高速列車等制造領(lǐng)域。

2、為了克服傳統(tǒng)攪拌摩擦焊技術(shù)中焊接減薄等局限性，在傳統(tǒng)fsw基礎(chǔ)上將軸肩與攪拌針分離，開發(fā)出靜止軸肩攪拌摩擦焊技術(shù)。如，申請公布號為cn106001905a、申請公布日為2016.10.12的中國發(fā)明專利申請中公開的一種靜止軸肩攪拌摩擦焊裝置，授權(quán)公告號為cn203843367u、授權(quán)公告日為2014.09.24的中國實用新型專利中公開的一種攪拌摩擦焊的靜止軸肩焊接裝置》，申請公布號為cn106077946a、申請公布日為2016.11.09的中國發(fā)明專利申請中公開的一種焊后材料表面無減薄的新型攪拌摩擦焊焊具，授權(quán)公告號為cn205798685u、授權(quán)公告日為2016.12.14的中國實用新型專利中公開的無傾角靜止軸肩攪拌摩擦焊焊接工具中，均提出采用靜止軸肩攪拌摩擦焊技術(shù)實現(xiàn)減小攪拌摩擦焊焊縫減薄的問題。靜止軸肩攪拌摩擦焊技術(shù)相對于常規(guī)攪拌摩擦焊技術(shù)來說，由于軸肩靜止，降低了焊接過程中的產(chǎn)熱量，攪拌工具壽命、焊接效率、工藝區(qū)間、接頭性能均大幅降低，因此也更難應(yīng)用于厚板、超厚板材料的連接，尤其難以應(yīng)用于熔點較高材料的焊接。同時，靜止軸肩攪拌摩擦焊技術(shù)也難以完全消除產(chǎn)品表面的攪拌摩擦焊焊縫減薄量，對于需要表面平整度的產(chǎn)品，只能依靠預(yù)留產(chǎn)品表面機加工余量，焊后機加工去除減薄量，極大地增加了成本。

3、在授權(quán)公告號為cn208977064u、授權(quán)公告日為2019.06.14的中國實用新型專利中公開了一種用于焊接非平面板的攪拌摩擦焊用靜止軸肩，在申請公布號為cn107030371a、申請公布日為2017.05.20的中國發(fā)明專利申請中公開了一種新型靜軸肩攪拌摩擦焊接工具，上述兩技術(shù)方案中均提出采用靜止軸肩攪拌摩擦焊技術(shù)實現(xiàn)焊縫位置曲率不變非平面板的焊接問題。如上所述，靜止軸肩攪拌摩擦焊技術(shù)相對于常規(guī)攪拌摩擦焊技術(shù)來說，由于軸肩靜止，降低了焊接過程中的產(chǎn)熱量，攪拌工具壽命、焊接效率、工藝區(qū)間、接頭性能均大幅降低，因此也更難應(yīng)用于厚板、超厚板材料的連接，尤其難以應(yīng)用于熔點較高材料的焊接。同時，靜止軸肩攪拌摩擦焊技術(shù)由于軸肩靜止、曲率固定，難以實現(xiàn)變曲率非平面板的焊接。

4、在申請公布號為cn102528274a、申請公布日為2012.07.04的中國發(fā)明專利申請中公開了一種消除攪拌摩擦焊接頭表面凹陷的工藝以及擠邊專用設(shè)備，其提出了一種預(yù)制凸臺消除攪拌摩擦焊焊縫減薄量的方法，但是該方法需采用擠邊專用設(shè)備將待焊接件的連接區(qū)域預(yù)先擠出小凸臺，成本較高且適用性差。

5、因此，現(xiàn)有攪拌摩擦焊技術(shù)中焊縫減薄量難以消除的技術(shù)難題亟待解決。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題，就是針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，而提供一種新型消除攪拌摩擦焊焊縫減薄量的焊接方法，本發(fā)明可消除攪拌摩擦焊焊縫減薄量，尤其適用于厚板攪拌摩擦焊焊接，可顯著節(jié)約攪拌摩擦焊焊縫減薄量的消除成本，同時可快捷實現(xiàn)攪拌摩擦焊焊縫的強化、不等厚板以及任意上表面形狀的待焊試板的攪拌摩擦焊接。

2、本方案是通過如下技術(shù)措施來實現(xiàn)的：一種新型消除攪拌摩擦焊焊縫減薄量的焊接方法，它包括如下步驟：

3、（a）裝夾階段：依靠蓋板固定框?qū)⒎滦紊w板固定于待焊試板的焊縫上方，使仿形蓋板的下表面與待焊試板的上表面緊密配合，將待焊試板、仿形蓋板、蓋板固定框固定于攪拌摩擦焊設(shè)備的工作臺上；

4、（b）焊接階段：將攪拌工具插入仿形蓋板及待焊試板，啟動焊接；

5、（c）焊后處理：焊接完成后，通過機械加工方式將多余仿形蓋板材料去除，實現(xiàn)消除攪拌摩擦焊焊縫減薄量。

6、優(yōu)選的，兩待焊試板為等厚試板或不等厚試板。

7、優(yōu)選的，兩待焊試板的上表面為平面、階梯面或曲面。

8、優(yōu)選的，所述仿形蓋板的下表面為與兩待焊試板的上表面形狀相適應(yīng)的平面、階梯面或曲面。

9、優(yōu)選的，所述仿形蓋板的厚度大于攪拌摩擦焊的過程減薄量1-2mm，所述仿形蓋板的寬度大于攪拌工具的軸肩直徑1-2mm，所述仿形蓋板的材質(zhì)與待焊試板的材質(zhì)相同。

10、優(yōu)選的，所述蓋板固定框的厚度大于或等于仿形蓋板的厚度。

11、優(yōu)選的，所述蓋板固定框與仿形蓋板為間隙配合且配合間隙為1-10mm，所述蓋板固定框與仿形蓋板通過螺栓頂緊固定。

12、優(yōu)選的，兩待焊試板之間留有填料間隙；裝夾階段中，將用于攪拌摩擦焊焊縫強化的粉體、塊體材料填充于填料間隙，仿形蓋板采用相同的材料；焊接階段中，通過攪拌針攪拌及軸肩摩擦、頂鍛作用，實現(xiàn)攪拌摩擦焊焊縫的強化。

13、優(yōu)選的，所述填料間隙的寬度小于攪拌針小端直徑的1/2。

14、優(yōu)選的，用于攪拌摩擦焊焊縫強化的材料為合金材料或碳纖維、陶瓷非合金強化材料。

15、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明依靠蓋板固定框?qū)⒎滦紊w板固定于待焊接試板的焊縫上方，攪拌摩擦焊焊接結(jié)束后，通過機械加工方式將仿形蓋板去除，實現(xiàn)消除攪拌摩擦焊焊縫減薄量，尤其適用于厚板攪拌摩擦焊焊接，可顯著節(jié)約攪拌摩擦焊焊縫減薄量的消除成本，同時該方法可快捷實現(xiàn)攪拌摩擦焊焊縫合金強化、不等厚板以及實現(xiàn)任意上表面形狀的待焊試板的攪拌摩擦焊接。該方法設(shè)計簡單、安裝方便，適用性廣。由此可見，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有突出的實質(zhì)性特點和顯著的進步，其實施的有益效果也是顯而易見的。

技術(shù)特征：

1.一種新型消除攪拌摩擦焊焊縫減薄量的焊接方法，其特征是，它包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型消除攪拌摩擦焊焊縫減薄量的焊接方法，其特征是，兩待焊試板為等厚試板或不等厚試板。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型消除攪拌摩擦焊焊縫減薄量的焊接方法，其特征是，兩待焊試板的上表面為平面、階梯面或曲面。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型消除攪拌摩擦焊焊縫減薄量的焊接方法，其特征是，所述仿形蓋板的下表面為與兩待焊試板的上表面形狀相適應(yīng)的平面、階梯面或曲面。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型消除攪拌摩擦焊焊縫減薄量的焊接方法，其特征是，所述仿形蓋板的厚度大于攪拌摩擦焊的過程減薄量1-2mm，所述仿形蓋板的寬度大于攪拌工具的軸肩直徑1-2mm，所述仿形蓋板的材質(zhì)與待焊試板的材質(zhì)相同。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的新型消除攪拌摩擦焊焊縫減薄量的焊接方法，其特征是，所述蓋板固定框的厚度大于或等于仿形蓋板的厚度。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的新型消除攪拌摩擦焊焊縫減薄量的焊接方法，其特征是，所述蓋板固定框與仿形蓋板為間隙配合且配合間隙為1-10mm，所述蓋板固定框與仿形蓋板通過螺栓頂緊固定。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的新型消除攪拌摩擦焊焊縫減薄量的焊接方法，其特征是，兩待焊試板之間留有填料間隙；裝夾階段中，將用于攪拌摩擦焊焊縫強化的粉體、塊體材料填充于填料間隙，仿形蓋板采用相同的材料；焊接階段中，通過攪拌針攪拌及軸肩摩擦、頂鍛作用，實現(xiàn)攪拌摩擦焊焊縫的強化。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的新型消除攪拌摩擦焊焊縫減薄量的焊接方法，其特征是，所述填料間隙的寬度小于攪拌針小端直徑的1/2。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的新型消除攪拌摩擦焊焊縫減薄量的焊接方法，其特征是，用于攪拌摩擦焊焊縫強化的材料為合金材料或碳纖維、陶瓷非合金強化材料。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于攪拌摩擦焊技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型消除攪拌摩擦焊焊縫減薄量的焊接方法，包括如下步驟：（a）裝夾階段：依靠蓋板固定框?qū)⒎滦紊w板固定于待焊試板的焊縫上方，使仿形蓋板的下表面與待焊試板的上表面緊密配合，將待焊試板、仿形蓋板、蓋板固定框固定于攪拌摩擦焊設(shè)備的工作臺上；（b）焊接階段：將攪拌工具插入仿形蓋板及待焊試板，啟動焊接；（c）焊后處理：通過機械加工方式將多余仿形蓋板材料去除，實現(xiàn)消除攪拌摩擦焊焊縫減薄量。本發(fā)明可消除攪拌摩擦焊焊縫減薄量，尤其適用于厚板攪拌摩擦焊焊接，可節(jié)約攪拌摩擦焊焊縫減薄量的消除成本。

技術(shù)研發(fā)人員：王文權(quán),徐紅勇,張新戈,張皓涵,張雁迪,左嘉隆
受保護的技術(shù)使用者：吉林大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9