CN103447685B - 一种无带弧纹特征表面凹陷的搅拌摩擦焊工艺方法 - Google Patents

一种无带弧纹特征表面凹陷的搅拌摩擦焊工艺方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103447685B
CN103447685B CN201310410290.2A CN201310410290A CN103447685B CN 103447685 B CN103447685 B CN 103447685B CN 201310410290 A CN201310410290 A CN 201310410290A CN 103447685 B CN103447685 B CN 103447685B
Authority
CN
China
Prior art keywords
weldment
shaft shoulder
stirring
head
arc line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201310410290.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103447685A (zh
Inventor
姬书得
高双胜
吕赞
马轶男
岳玉梅
孟祥晨
肖翰林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenyang Aerospace University
Original Assignee
Shenyang Aerospace University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenyang Aerospace University filed Critical Shenyang Aerospace University
Priority to CN201310410290.2A priority Critical patent/CN103447685B/zh
Publication of CN103447685A publication Critical patent/CN103447685A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103447685B publication Critical patent/CN103447685B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

一种无带弧纹特征表面凹陷的搅拌摩擦焊工艺方法，采用以下步骤：步骤一、将带小凸台的焊件A与焊件B对接放置且位于同一水平面上，并用夹具装夹在工作台上；步骤二、焊接用装置由静止轴肩以及处于静止轴肩内的搅拌头两部分组成，搅拌头由小轴肩及搅拌针组成，搅拌头的小轴肩露于静止轴肩之外且两者间的距离小于小凸台的高度；搅拌头扎入待焊部位，当静止轴肩与焊件A及焊件B上表面的非凸台区域接触时停止扎入且继续旋转；步骤三、搅拌头沿着焊件A与焊件B的对接面水平方向移动，直到焊接完成为止。本发明可有效的消除常规搅拌摩擦焊无法避免的带弧纹特征的表面凹陷，进而获得表面光滑焊接接头。

Description

一种无带弧纹特征表面凹陷的搅拌摩擦焊工艺方法
技术领域：本发明涉及一种焊接方法，尤其是一种无带弧纹特征表面凹陷的搅拌摩擦焊工艺方法，可实现铝合金、镁合金、钛合金等同种或异种材料的连接。
背景技术：作为一种新型的固相焊技术，搅拌摩擦焊（Frictionstirwelding,FSW）具有低应力、小变形、高强度、绿色无污染等优点，可连接铝合金、镁合金、铜合金等同种或异种材料，成为从发明到工程应用跨度最短的焊接技术，目前在航空、航天、汽车、船舶等领域有着越来越广泛的应用。在搅拌摩擦焊过程中，焊接热输入主要靠搅拌头与待焊材料之间的摩擦以及剪切产生，这就需要在焊接过程中搅拌头对待焊件施加足够大的垂直作用力，导致焊件表面出现难以避免的旋转加工痕迹—“带弧纹的表面凹陷”。带弧纹的表面凹陷的存在不仅影响接头的美观性，还会影响到接头的力学性能。近年来，国内外的研究者提出了多种工艺方法消除表面凹陷或弧纹，比如静轴肩搅拌摩擦焊技术、水平补偿搅拌摩擦焊技术等。但上述方法均存在一些不足，比如静轴肩搅拌摩擦焊技尽管可消除弧纹，但表面凹陷无法避免；水平补偿搅拌摩擦焊技术尽管可消除表面凹陷与弧纹，但焊后的铣切加工或打磨带来了附加的工作量。
发明内容：针对上述现有技术的缺点，本发明提供了一种利用水平材料补偿以及静止轴肩的结合获得表面光滑且无凹陷的搅拌摩擦焊工艺方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种无带弧纹特征表面凹陷的搅拌摩擦焊工艺方法，采用以下步骤：
步骤一、将焊件A、焊件B对接放置且位于同一水平面上（即将焊件A、焊件B组对），并用夹具装夹在工作台上；所述焊件A和焊件B是板厚相同且带小凸台的试件，小凸台位于待焊区且沿焊缝方向分布；小凸台的高度为0.3～1mm、宽度大于小轴肩半径且小于静止轴肩外部半径、长度与焊缝长度相同。
步骤二、焊接用装置由静止轴肩以及处于静止轴肩内的搅拌头两部分组成，而搅拌头由小轴肩及搅拌针组成；组成搅拌头的搅拌针根部直径为焊件A板厚0.5～1.5倍、端部直径为焊件A板厚的0～1.5倍，且搅拌针的根部直径大于端部直径；组成搅拌头的小轴肩直径大于搅拌针根部直径的1～3倍，且两者之差不小于2mm；静止轴肩的外部直径与搅拌头的小轴肩直径的差不小于2mm，且静止轴肩与小轴肩之间的间隙为0.1～0.2mm；搅拌头的小轴肩露于静止轴肩之外，且两者间的距离小于小凸台的高度；搅拌头以500～5000rpm的转速扎入待焊部位（即焊件A与焊件B的对接面），当静止轴肩与焊件A及焊件B上表面的非凸台区域接触时扎入过程停止且继续旋转1～8分钟。
步骤三、搅拌头以50～1500mm/min的速度沿着焊件A与焊件B的对接面水平方向移动，直到焊接完成为止。
本发明的有益效果是：
一、焊接用装置中静止轴肩的使用可有效的消除常规搅拌摩擦焊无法避免的表面弧纹，进而获得表面光滑的焊接接头。
二、在焊接过程中，组成搅拌头的小轴肩通过与小凸台的挤压产生足够的垂向作用力，产生足够的热量；而静止轴肩与待焊件的上表面非凸台区域恰好接触，进而获得无减薄且光滑的搅拌摩擦焊接头，有利于提高接头的力学性能。
三、与静轴肩搅拌摩擦焊技术相比，本发明的焊件表面无凹陷；与水平补偿搅拌摩擦焊相比，本发明在焊后无需再对焊件表面进行铣切或打磨，大大减少了焊后的工作量。
附图说明：
图1是带小凸台的待焊件结构沿垂直焊缝方向的截面图。
图2是焊接用装置结构示意图。
具体实施方式：
图中:1.焊件A，2.焊件B，3.焊接用装置，4.小凸台，5.静止轴肩，6.搅拌头，7.搅拌针，8.小轴肩。
具体实施方式：
实施例一
本实施方式所述的一种无带弧纹特征表面凹陷的搅拌摩擦焊接工艺是按照以下步骤实现的：
步骤一、如图1和图2所示：将焊件A1、焊件B2对接放置且位于同一水平面上（即将焊件A1、焊件B2组对），并用夹具装夹在工作台上；所述焊件A1和焊件B2是板厚相同且带小凸台4的试件，小凸台4位于待焊区且沿焊缝方向分布；小凸台4的高度h1为0.3～1mm、宽度w1大于小轴肩8半径且小于静止轴肩5的外部半径、长度与焊缝长度相同。
步骤二、焊接用装置3由静止轴肩5以及搅拌头6两部分组成，而搅拌头6由搅拌针7以及小轴肩8组成；组成搅拌头6的搅拌针7根部直径d2为焊件A1板厚t的0.5～1.5倍、端部直径d1为焊件A1板厚t的0～1.5倍，且搅拌针7的根部直径d2大于端部直径d1；组成搅拌头6的小轴肩8直径d3大于搅拌针7根部直径d1的1～3倍，且两者之差不小于2mm；静止轴肩5的外部直径d5与搅拌头6的小轴肩8直径d3的差不小于2mm，且静止轴肩5与小轴肩8之间的间隙为0.1～0.2mm；搅拌头6的小轴肩8露于静止轴肩5之外，且两者间的距离小于小凸台4的高度h1；搅拌头6以500～5000rpm的转速扎入待焊部位（即焊件A1与焊件B2的对接面），当静止轴肩5与焊件A1及焊件B2上表面的非凸台区域接触时扎入过程停止且继续旋转1～8分钟。
步骤三、搅拌头6以50～1500mm/min的速度沿着焊件A1与焊件B2的对接面水平方向移动，直到焊接完成为止。
实施例二
本实施方式在步骤二中，所述的搅拌头6的旋转速度为3000rpm。其它步骤与实施例一相同。
实施例三
本实施方式在步骤三中，所述的搅拌头3以500mm/min的速度沿着水平方向移动。可其它步骤与实施例一相同。
实施例四
本实施方式在步骤二中，所述的当静止轴肩5与焊件A1及焊件B2上表面的非凸台区域接触时扎入过程停止且继续旋转8分钟，以保证焊接起始点位置的温度。其它步骤与实施例二相同。
实施例五
本实施方式在步骤一中，2024铝合金焊件A1与焊件B2厚为4.2mm，小凸台4的高度为0.3mm，宽度为6mm；在步骤二中搅拌针7的根部直径为5mm、端部直径为1mm、小轴肩8的直径为8mm、静止轴肩的外部直径为12mm且内部直径为8.2mm。其它步骤与实施例四相同。

Claims (6)

1.一种无带弧纹特征表面凹陷的搅拌摩擦焊工艺方法，采用以下步骤：
步骤一、将焊件A、焊件B对接放置且位于同一水平面上，并用夹具装夹在工作台上；所述焊件A和焊件B是板厚相同且带小凸台的试件，小凸台位于待焊区且沿焊缝方向分布；小凸台的高度为0.1～1mm、宽度大于搅拌针的根部半径且不大于搅拌头的小轴肩半径、长度与焊缝长度相同；
步骤二、焊接用装置由静止轴肩以及处于静止轴肩内的搅拌头两部分组成，而搅拌头由小轴肩及处于小轴肩内的搅拌针组成；搅拌头的小轴肩露于静止轴肩之外，且两者间的距离小于小凸台的高度；搅拌头扎入待焊部位，当静止轴肩与焊件A及焊件B上表面的非凸台区域接触时扎入过程停止且继续旋转1～8分钟；
步骤三、搅拌头沿着焊件A与焊件B的对接面水平方向移动，直到焊接完成为止。
2.如权利要求1所述的一种无带弧纹特征表面凹陷的搅拌摩擦焊工艺方法，其特征在于，组成搅拌头的搅拌针根部直径为焊件A板厚0.5～1.5倍、端部直径为焊件A板厚的0～1.5倍，且搅拌针的根部直径大于端部直径。
3.如权利要求1所述的一种无带弧纹特征表面凹陷的搅拌摩擦焊工艺方法，其特征在于，组成搅拌头的小轴肩直径大于搅拌针根部直径的1～3倍，且两者之差不小于2mm。
4.如权利要求1所述的一种无带弧纹特征表面凹陷的搅拌摩擦焊工艺方法，其特征在于，静止轴肩的直径大于搅拌头的小轴肩直径，两者之差不小于2mm。
5.如权利要求1所述的一种无带弧纹特征表面凹陷的搅拌摩擦焊工艺方法，其特征在于，在步骤二中，搅拌头以500～5000rpm的转速扎入待焊部位。
6.如权利要求1所述的一种无带弧纹特征表面凹陷的搅拌摩擦焊工艺方法，其特征在于，在步骤三中，搅拌头以50～1500mm/min的速度沿着焊件A与焊件B的对接面水平方向移动。
CN201310410290.2A 2013-09-10 2013-09-10 一种无带弧纹特征表面凹陷的搅拌摩擦焊工艺方法 Expired - Fee Related CN103447685B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310410290.2A CN103447685B (zh) 2013-09-10 2013-09-10 一种无带弧纹特征表面凹陷的搅拌摩擦焊工艺方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310410290.2A CN103447685B (zh) 2013-09-10 2013-09-10 一种无带弧纹特征表面凹陷的搅拌摩擦焊工艺方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103447685A CN103447685A (zh) 2013-12-18
CN103447685B true CN103447685B (zh) 2015-12-23

Family

ID=49730735

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310410290.2A Expired - Fee Related CN103447685B (zh) 2013-09-10 2013-09-10 一种无带弧纹特征表面凹陷的搅拌摩擦焊工艺方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103447685B (zh)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103894725A (zh) * 2014-03-13 2014-07-02 哈尔滨工业大学 一种利用附加顶板产生余高的搅拌摩擦焊接的方法
CN103894726A (zh) * 2014-03-13 2014-07-02 哈尔滨工业大学 背部增厚消除弱连接且适应板厚变化的搅拌摩擦焊方法
WO2018084073A1 (ja) * 2016-11-04 2018-05-11 日本軽金属株式会社 接合方法
CN107030371A (zh) * 2017-05-20 2017-08-11 广东省焊接技术研究所（广东省中乌研究院） 一种新型静轴肩搅拌摩擦焊接工具
CN108188566A (zh) * 2018-01-29 2018-06-22 辽宁忠旺铝合金精深加工有限公司 一种用于铝合金高速列车车钩面板的搅拌摩擦焊焊接工艺
CN111055006A (zh) * 2018-10-16 2020-04-24 中车唐山机车车辆有限公司 轨道车辆车体型材的制备方法
CN109551096A (zh) * 2018-12-10 2019-04-02 上海航天设备制造总厂有限公司 一种全焊透双静止轴肩填丝搅拌摩擦焊方法
CN109822207B (zh) * 2019-01-16 2021-04-23 广汽埃安新能源汽车有限公司 电池包壳下壳体的制作方法
CN109768199B (zh) * 2019-01-16 2021-12-17 广汽埃安新能源汽车有限公司 电池包壳下壳体的制作方法
CN112207421A (zh) * 2020-09-30 2021-01-12 湖北美科精毅科技有限公司 一种高效摩擦点焊方法
CN112247340A (zh) * 2020-10-13 2021-01-22 孚斯威焊接科技(上海)有限公司 一种制作铝合金模板的方法
CN112894123A (zh) * 2021-01-29 2021-06-04 华南理工大学 一种铝铜异种金属的搅拌摩擦焊接方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1249979A (zh) * 1998-09-29 2000-04-12 株式会社日立制作所 摩擦搅拌焊方法
JP2000158154A (ja) * 1998-11-26 2000-06-13 Nippon Light Metal Co Ltd アルミニウム合金板材の接合方法
CN101518850A (zh) * 2009-04-22 2009-09-02 哈尔滨工业大学 随焊碾压的搅拌摩擦焊焊具
CN101890572A (zh) * 2010-08-20 2010-11-24 哈尔滨工业大学 一种搅拌针与轴肩逆向旋转的搅拌摩擦焊接方法
CN102581473A (zh) * 2012-03-08 2012-07-18 沈阳航空航天大学 一种适用于颗粒增强铝基复合材料连接的超声辅助半固态搅拌摩擦焊接方法
CN102581474A (zh) * 2012-03-08 2012-07-18 沈阳航空航天大学 一种轴肩固定且大直径搅拌针旋转的半固态搅拌摩擦焊接方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5250410B2 (ja) * 2008-12-26 2013-07-31 株式会社日立製作所 複合材料の製造方法
CN102672345A (zh) * 2012-05-29 2012-09-19 哈尔滨工业大学 一种适用于薄板的随焊下压搅拌摩擦焊焊具及其焊接方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1249979A (zh) * 1998-09-29 2000-04-12 株式会社日立制作所 摩擦搅拌焊方法
JP2000158154A (ja) * 1998-11-26 2000-06-13 Nippon Light Metal Co Ltd アルミニウム合金板材の接合方法
CN101518850A (zh) * 2009-04-22 2009-09-02 哈尔滨工业大学 随焊碾压的搅拌摩擦焊焊具
CN101890572A (zh) * 2010-08-20 2010-11-24 哈尔滨工业大学 一种搅拌针与轴肩逆向旋转的搅拌摩擦焊接方法
CN102581473A (zh) * 2012-03-08 2012-07-18 沈阳航空航天大学 一种适用于颗粒增强铝基复合材料连接的超声辅助半固态搅拌摩擦焊接方法
CN102581474A (zh) * 2012-03-08 2012-07-18 沈阳航空航天大学 一种轴肩固定且大直径搅拌针旋转的半固态搅拌摩擦焊接方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103447685A (zh) 2013-12-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103447685B (zh) 一种无带弧纹特征表面凹陷的搅拌摩擦焊工艺方法
CN102581471B (zh) 一种轴肩固定且搅拌针旋转的超声波辅助半固态搅拌摩擦焊接方法
CN102581473B (zh) 一种适用于颗粒增强铝基复合材料连接的超声辅助半固态搅拌摩擦焊接方法
CN102601516A (zh) 双面对称搅拌摩擦焊接方法
CN103949769A (zh) 一种焊接不等厚零件的搅拌摩擦焊搅拌头及焊接方法
CN103894723A (zh) 一种能增大铝钢搭接结合面积的搅拌摩擦焊具及焊接方法
CN108620762B (zh) 一种提高Al-Cu异质金属搅拌摩擦焊对接接头质量的方法
CN108500455A (zh) 一种金属材料与非金属材料的连接方法
CN104475967B (zh) 一种真空搅拌摩擦焊接装置及金属复合板制备方法
CN105834608A (zh) 一种同步实现铝和镁异种材料搅拌摩擦点焊-钎焊-扩散焊的方法
CN108284272A (zh) 一种消除搅拌摩擦焊根部未焊透及弱连接的方法
CN103894721A (zh) 一种焊前焊后双重超声同步振动辅助搅拌摩擦焊接方法
CN106141411A (zh) 一种飞行器筒体与机翼的电子束焊接工装以及焊接工艺
CN106312266B (zh) 一种高铁车厢用铝合金地板的焊接工艺
CN113523534A (zh) 一种实现异种材料连接的增材法搅拌摩擦焊接工艺
CN102500910A (zh) 一种用于热等静压焊接的无包套封焊方法
CN103084714A (zh) 一种钛合金与纯铝薄板的激光预处理填丝tig焊接方法
RU2418664C1 (ru) Способ сварки трением с перемешиванием тавровых соединений и инструмент для его осуществления
CN103131981A (zh) 一种实现材料表面超细晶/纳米化的超声辅助半固态搅拌摩擦加工方法
Huang et al. Effect of tool probe with a disc at the top on the microstructure and mechanical properties of FSW joints for 6061-T6 aluminum alloy
CN107639341A (zh) 用于异种合金的高性能旋转摩擦焊工艺
CN106513981A (zh) 一种搅拌摩擦焊专用垫板和使用该垫板的焊接方法
CN101934426A (zh) 一种提高水下搅拌摩擦焊接接头塑性的方法
CN101890570B (zh) 基于中间层阻隔控制的铝合金与钢的电子束焊接方法
CN102581474A (zh) 一种轴肩固定且大直径搅拌针旋转的半固态搅拌摩擦焊接方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20151223

Termination date: 20160910