移動(dòng)行走的兩邊安置了導(dǎo)向槽板。由于鉆床主軸剛度有限，在改造成攪拌摩擦焊機(jī)時(shí)，剛度可能不夠。在異種金屬焊接時(shí)，由于兩邊金屬的性能有差異，加劇了橫向擺動(dòng)的幅度。嚴(yán)重影響焊道成型和焊接質(zhì)量，甚至造成焊道偏離接縫。為解決此問題，在攪拌頭移動(dòng)邊緣安置行走導(dǎo)向槽，提高了主軸的剛度，約束攪拌頭的橫向擺動(dòng)。導(dǎo)向槽可采用以厚度為3?4mm的低碳鋼制造。規(guī)格尺寸為50X 150X3?4.槽位于板中央，槽寬度為攪拌頭軸肩直徑。
[0012]本發(fā)明利用現(xiàn)有設(shè)備改造，用較小的投入解決了鋁銅、鋁鋼等異種金屬間攪拌摩擦焊單面焊雙面成形問題。采用手工操作為科研教學(xué)提供了極為使利、簡潔的實(shí)驗(yàn)操作方式。
【附圖說明】
[0013]圖1為現(xiàn)有采用墊板的單面焊雙面成型攪拌摩擦焊示意圖，其中3為攪拌針，6、8為焊接工件，4為材質(zhì)薄襯墊，10為鋼制軟墊板；
圖2為異種金屬攪拌摩擦焊接行進(jìn)方向與攪拌頭旋轉(zhuǎn)方向之間的關(guān)系示意圖，其中6為高熔點(diǎn)金屬，8為低熔點(diǎn)金屬，2為攪拌頭軸肩，3為攪拌針。
[0014]圖3為使用鋼制軟墊板的異種金屬攪拌摩擦焊接行走示意圖，其中4為與低熔點(diǎn)金屬相近材質(zhì)襯墊，5為導(dǎo)向槽板，6為高熔點(diǎn)金屬，7為預(yù)留變形空間，8為低熔點(diǎn)金屬，9為銷釘，10為鋼制軟墊板，11為支撐平臺(tái)，12為十字移動(dòng)平臺(tái)鉗口。
[0015]圖4為攪拌頭結(jié)構(gòu)示意圖，其中I為攪拌頭夾持端，2為攪拌頭軸肩，3為攪拌針。
[0016]圖5焊接實(shí)施過程示意圖。其中I為攪拌頭夾持柄，2為攪拌頭軸肩，3為攪拌針，4為與低熔點(diǎn)金屬相近材質(zhì)襯墊，5為導(dǎo)向槽板，6為高熔點(diǎn)金屬，7為預(yù)留變形空間，8為低熔點(diǎn)金屬，9為銷釘，10為鋼制軟墊板，11為支撐平臺(tái)，12為十字移動(dòng)平臺(tái)鉗口。
【具體實(shí)施方式】
[0017]本發(fā)明用普通臺(tái)式鉆床改裝成了手搖動(dòng)攪拌摩擦焊機(jī)，將電機(jī)改成2KW以上的功率，攪拌頭具有夾持端1、軸肩2和攪拌針3，剛性支撐平臺(tái)11具有3?5°的傾斜角度，支撐平臺(tái)移動(dòng)卡緊裝置采用十字移動(dòng)平臺(tái)，工件夾持機(jī)構(gòu)為四個(gè)大力鉗。
[0018]焊接操作過程:
1、根據(jù)焊接規(guī)范調(diào)整好鉆床轉(zhuǎn)速檔位。
[0019]2、將鋼制軟墊板10通過銷釘9固定到剛性支撐平臺(tái)11上，之后將剛性支撐平臺(tái)11及鋼制軟墊板10安置在到十字移動(dòng)平臺(tái)鉗口 12中平穩(wěn)放置，剛性支撐平臺(tái)11安裝時(shí)要注意將高的一端安置在起焊位置，低的一端安置到焊接終點(diǎn)端。
[0020]3、將預(yù)先加工好的與低熔點(diǎn)金屬相近材質(zhì)的襯墊4放置到鋼軟墊板10的二級(jí)臺(tái)階槽口中，在襯墊4下面留有預(yù)留變形空間7。
[0021]4、焊接工件準(zhǔn)備，根據(jù)鉗口大小及可移動(dòng)范圍大小確定工件的寬和長度尺寸。將待焊接端面加工平直并清理附近區(qū)域的氧化膜及其他異物。
[0022]5、根據(jù)鉆床的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和預(yù)設(shè)焊接行走方向確定低恪點(diǎn)金屬板8和高恪點(diǎn)金屬板6的放置位置，并將兩焊接接縫處置于鋼制軟墊板10的預(yù)留空間槽7的一個(gè)規(guī)定邊緣處。
[0023]6、安裝攪拌頭行走導(dǎo)向槽板5，導(dǎo)向槽板5的兩槽邊緣位置處于焊接時(shí)攪拌頭軸肩2兩側(cè)邊緣處。利用四個(gè)大力鉗將導(dǎo)向槽板5、高熔點(diǎn)金屬板6和低熔點(diǎn)金屬板8、鋼制軟墊板10及剛性支撐平臺(tái)11 一并卡緊固定在十字移動(dòng)平臺(tái)鉗口 12內(nèi)。
[0024]7、攪拌頭的安裝及高度調(diào)整，將攪拌頭夾持端I安裝到鉆床夾頭中并擰緊。通過調(diào)整鉆床夾頭位置進(jìn)而調(diào)整攪拌頭高度位置，使其軸肩2端面能夠到達(dá)焊接試板6或8的焊接終端上表面位置下2mm左右。
[0025]8、調(diào)整攪拌頭的位置，將攪拌頭調(diào)整到導(dǎo)向槽5內(nèi)的起始焊接端位置。
[0026]9、開始焊接，在準(zhǔn)備好上述工作后，啟動(dòng)電機(jī)，下壓攪拌頭使其與低熔點(diǎn)金屬8接觸并開始摩擦，不斷增加下壓力，待攪拌針3全部進(jìn)入低熔點(diǎn)金屬8板內(nèi)后保持穩(wěn)定的壓力進(jìn)行摩擦預(yù)熱。在預(yù)熱過程中當(dāng)發(fā)現(xiàn)高熔點(diǎn)側(cè)金屬6發(fā)生顏色變化(或低熔點(diǎn)材料8，如鋁表面有氣體蒸發(fā))后，開始緩慢搖動(dòng)手柄使十字移動(dòng)平臺(tái)架前進(jìn)從而形成焊接過程。在焊接過程要時(shí)刻關(guān)注焊縫的表面成形情況，依其情況確定移動(dòng)速度。
[0027]10、焊接結(jié)束時(shí)，首先停止手柄搖動(dòng)，然后緩慢抬起攪拌頭，按下電機(jī)停止開關(guān)結(jié)束攪拌頭轉(zhuǎn)動(dòng)。接著松開四個(gè)大力鉗，取下導(dǎo)向槽板和焊接工件。
[0028]焊接實(shí)例:
1、鋁銅焊接:鋁板為純鋁板，厚度為5mm，銅板為T2純銅板，厚度為5mm。兩工件尺寸均為100X50X5mm。焊后表面良好，端面密實(shí)無缺陷，接頭強(qiáng)度為鋁母材強(qiáng)度的60%左右。
[0029]鋁鋼焊接:鋁板為純鋁板，厚度為8mm，鋼為低碳鋼Q235，厚度為8mm。兩工件尺寸為100X50X8mm。焊后表面良好，端面密實(shí)無缺陷，接頭強(qiáng)度為鋁母材強(qiáng)度的60%左右。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種異種金屬攪拌摩擦焊接單面焊雙面成形的方法，是在剛性支撐平臺(tái)上固定高熔點(diǎn)金屬和低熔點(diǎn)金屬兩種工件，使用攪拌頭攪拌摩擦焊接，攪拌頭偏向于低熔點(diǎn)金屬一側(cè)，其特征是:當(dāng)攪拌針在低熔點(diǎn)金屬側(cè)偏置量達(dá)到0.5倍時(shí)，攪拌針基本全部處于低熔點(diǎn)金屬一側(cè)，攪拌針與高熔點(diǎn)金屬側(cè)面僅僅是摩擦過程，攪拌針的旋轉(zhuǎn)方向與焊接行進(jìn)方向之間的關(guān)系為:當(dāng)高熔點(diǎn)金屬位于焊接行進(jìn)方向的左側(cè)，低熔點(diǎn)金屬位于焊接行進(jìn)方向的右偵U，則攪拌針為順時(shí)間方向旋轉(zhuǎn)；反之如果調(diào)換高熔點(diǎn)金屬與低熔點(diǎn)金屬位置或改變焊接行進(jìn)方向，攪拌頭的旋轉(zhuǎn)方向都是相反的；在焊接過程中要始終使攪拌針穿透工件背面，實(shí)現(xiàn)穿孔焊接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異種金屬攪拌摩擦焊接單面焊雙面成形的方法，其特征是:在工件下面設(shè)有鋼制軟墊板(10)，鋼制軟墊板(10)上面有與焊縫相對(duì)應(yīng)的二級(jí)臺(tái)階凹槽，在二級(jí)臺(tái)階凹槽上槽口中放有與低熔點(diǎn)金屬材質(zhì)相近的襯墊(4)，襯墊(4)厚度為0.5?1mm，當(dāng)攪拌針穿過焊接工件下壓到襯墊上后，由于襯墊薄且下部預(yù)留間隙(7)，使其有空間進(jìn)行變形，減少了焊連到工件背面的可能性。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異種金屬攪拌摩擦焊接單面焊雙面成形的方法，其特征是:攪拌頭的攪拌針(3)主體為等徑圓柱體，等徑圓柱體長度與工件的厚度相等；在攪拌針底端中心有球形凸起，球形凸起的高度為0.5?I mm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異種金屬攪拌摩擦焊接單面焊雙面成形的方法，其特征是:在工件上面沿焊接方向設(shè)有二個(gè)導(dǎo)向槽板(5)，二個(gè)導(dǎo)向槽板(5)之間的寬度與攪拌頭的軸肩(2)直徑相等。5.—種異種金屬攪拌摩擦焊接單面焊雙面成形的手動(dòng)焊接裝置，包括剛性支撐平臺(tái)(11)、支撐平臺(tái)移動(dòng)卡緊裝置、工件夾持機(jī)構(gòu)和攪拌摩擦頭，高熔點(diǎn)金屬(6)和低熔點(diǎn)金屬(8)緊固在剛性支撐平臺(tái)(11)上，剛性支撐平臺(tái)(11)固定在十字移動(dòng)平臺(tái)鉗口( 12)中；摩擦攪拌頭具有夾持端(1)、軸肩(2)和攪拌針(3)，其特征是:攪拌頭的攪拌針(3)主體為等徑圓柱體，等徑圓柱體長度與工件的厚度相等；在攪拌針(3)底端中心有球形凸起，球形凸起的高度為0.5?I mm。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的異種金屬攪拌摩擦焊接單面焊雙面成形的手動(dòng)焊接裝置，其特征是:剛性支撐平臺(tái)(11)具有3?5°的傾斜角度。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的異種金屬攪拌摩擦焊接單面焊雙面成形的手動(dòng)焊接裝置，其特征是:工件夾持機(jī)構(gòu)為四個(gè)大力鉗。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種異種金屬攪拌摩擦焊接單面焊雙面成形的方法及裝置，是在剛性支撐平臺(tái)上固定高熔點(diǎn)金屬和低熔點(diǎn)金屬兩種工件，使用攪拌頭攪拌摩擦焊接，攪拌頭偏向于低熔點(diǎn)金屬一側(cè)，攪拌針的旋轉(zhuǎn)方向與焊接行進(jìn)方向之間的關(guān)系為：當(dāng)高熔點(diǎn)金屬位于焊接行進(jìn)方向的左側(cè)，低熔點(diǎn)金屬位于焊接行進(jìn)方向的右側(cè)，則攪拌針為順時(shí)間方向旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明利用現(xiàn)有設(shè)備改造，用較小的投入解決了鋁銅、鋁鋼等異種金屬間攪拌摩擦焊單面焊雙面成形問題。采用手工操作為科研教學(xué)提供了極為便利、簡潔的實(shí)驗(yàn)操作方式。
【IPC分類】B23K20/12, B23K103/18
【公開號(hào)】CN104923911
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510417034
【發(fā)明人】蔣應(yīng)田, 張鈞超, 李拔群, 劉峰, 高學(xué)朋, 管建軍, 李憲臣, 李勇, 宋長春
【申請(qǐng)人】遼寧石油化工大學(xué)
【公開日】2015年9月23日
【申請(qǐng)日】2015年7月16日