CN105081596A - 用于搅拌摩擦焊的焊接接头 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于搅拌摩擦焊的焊接接头。一种用于搅拌摩擦焊的焊接接头，包括第一焊接件和第二焊接件，且第一焊接件和第二焊接件对接在一起形成一个贴合面；该贴合面处开设有预设宽度的坡口，此坡口形成焊缝，且该坡口的预设宽度不小于0.5mm。本发明提供的用于搅拌摩擦焊的焊接接头，通过在第一焊接件和第二焊接件的贴合面处开设预设宽度的坡口，使得焊接接头在装配时无须再人工调整两个焊接件之间的距离，降低了装配的难度，提高了效率，减少了成本。

Description

用于搅拌摩擦焊的焊接接头

技术领域

本发明涉及用于搅拌摩擦焊的焊接接头，属于焊接技术领域。

背景技术

搅拌摩擦焊具有焊接速度快、焊缝质量稳定性好、工件残余应力以及变形小、无污染、耗材用量少，以及对环境温湿度依赖小等优点，目前已经被广泛的应用在航空航天、轨道交通装备制造等各个领域。

由于现有搅拌摩擦焊的激光跟踪系统需要焊接时焊缝有一定的距离才能实现在焊接过程中的实时跟踪，因此，现有的搅拌摩擦焊在焊接前需要先将两个焊接件相互组对形成搅拌摩擦焊的焊接接头。也就是将两个焊接件的焊接面相互平行设置，并且，为了保证组对后的搅拌摩擦焊的焊接接头在焊接过程中激光跟踪系统能够准确跟踪焊缝中心以及保证焊接质量，必须将两个焊接件之间的距离控制在非常精确的范围以内。

但是这样的搅拌摩擦焊焊接接头在焊接型材的组对过程中，需要人工控制焊接型材之间的距离，以使两个焊接型材相向面之间的间隙能够在焊接质量和激光跟踪系统有效跟踪之间取得平衡。这无疑使得搅拌摩擦焊的焊接接头在装配过程中需要非常高的装配精度，而这不仅增加了焊接的成本，而且还降低了焊接效率。

发明内容

本发明提供一种用于搅拌摩擦焊的焊接接头，以解决现有技术中搅拌摩擦焊的焊接接头在装配过程中需要高装配精度从而使得焊接成本高、焊接效率低的问题。

本发明提供一种用于搅拌摩擦焊的焊接接头，包括第一焊接件和第二焊接件，且第一焊接件和第二焊接件对接在一起形成一个贴合面；该贴合面处开设有预设宽度的坡口，此坡口形成焊缝，且该坡口的预设宽度不小于0.5mm。

上述用于搅拌摩擦焊的焊接接头的进一步改进，第一焊接件和第二焊接件分别包括前部和后部，其中，前部为待焊接部，该前部和后部连接为一体件；该前部的厚度大于后部的厚度；坡口开设在两个前部的贴合面处。

上述用于搅拌摩擦焊的焊接接头的进一步改进，前部包括第一层、第二层和第三层，其中，后部与第二层连接，且后部与第二层的厚度相同。

上述用于搅拌摩擦焊的焊接接头的进一步改进，其特征在于，坡口为两个，分别开设在贴合面的相对两侧。坡口优选为V形坡口、U形坡口，或者Y形坡口。

上述用于搅拌摩擦焊的焊接接头的进一步改进，其中，坡口的坡口角为40°-80°，优选为60°。坡口的深度为0.3-0.7mm，优选为0.5mm。坡口的预设宽度优选为0.5mm。

本发明提供的用于搅拌摩擦焊的焊接接头，通过在第一焊接件和第二焊接件的贴合面处开设预设宽度的坡口，使得焊接接头在装配时无须再人工调整两个焊接件之间的距离，降低了装配的难度，提高了效率，减少了成本。

附图说明

图1为本发明实施例1中用于搅拌摩擦焊的焊接接头的结构示意图；

图2为图1中A位置的局部放大图；

图3为使用搅拌摩擦焊对图1中的焊接接头进行焊接的状态示意图；

图4为通过挤压型材的方式制备焊接接头所用的模具示意图；

图5为通过挤压板材的方式制备焊接接头所用的模具的断面图；

图6为通过挤压板材的方式制备焊接接头所用的模具的俯视图；

图7为通过机床加工的方式制备焊接接头所用的菱形刀头的结构示意图。

其中：

1、第一焊接件；2、第二焊接件；

3、贴合面；4、坡口；

5、预设宽度；6、前部；

61、凸台；7、后部；

8、搅拌摩擦焊；81、激光跟踪系统。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，本发明不局限于下述的具体实施方式。

实施例1

图1为用于搅拌摩擦焊的焊接接头的结构示意图，图2为图1中A位置的局部放大图。如图1和2所示，本发明的第一方面提供一种用于搅拌摩擦焊的焊接接头，包括第一焊接件1和第二焊接件2，且第一焊接件1和第二焊接件2对接在一起形成一个贴合面3；该贴合面3处开设有预设宽度5的坡口4，此坡口4形成焊缝，且该坡口4的预设宽度5不小于0.5mm。

由于在贴合面3处开设了具有预设宽度5的坡口4，因此，在焊接接头的装配过程中，操作人员无须考虑第一焊接件1和第二焊接件2的组对距离问题，直接将两个焊接件的待焊接面贴合在一起，在贴合面3处就具有一个合适宽度的焊缝。从而在焊接过程中，搅拌摩擦焊的激光定位跟踪系统就可以实时的跟踪焊缝的中心而不会出现跟踪不准的问题。这样的焊接接头降低了装配的难度，提高了效率，减少了成本。同时，具有坡口4的焊接接头可以提高焊接合格率，降低焊接接头的返修率，从而保证焊接接头的强度。

具体的，第一焊接件1和第二焊接件2可以是常见的焊接型材或者焊接板材，形状也可以是长方体形状、柱状或者其他不规则形状，焊接件的材料可以为钢、铝，或者合金，比如2系、5系、6系、7系的铝合金。为了简便，以下将以长方体状的焊接型材作为焊接件进行详细描述，本领域技术人员可以在板状焊接型材的基础上简单类推适用，而这种简单的类推适用应认为均在本发明的保护范围以内。

两个板状焊接型材的侧面贴合在一起形成了一个贴合面3，在贴合面3的上方的第一焊接件1表面和第二焊接件2表面开设有坡口4。该坡口4可以是V形坡口、U形坡口或者是Y形坡口。同时，该坡口4的两个坡口角的角度可以是相同的也可以是不同的。本领域技术人员可以根据焊接需要选择坡口4的形状和坡口角的角度。具有相同坡口角角度的坡口4在焊接时可以有更好的焊接质量。

进一步的，可以在贴合面3的下两端也开设一个坡口4。下端开设的坡口4可以是与上端开设的坡口4相互对称的，也可以是与上端的坡口4形状不同。这个下端开设的坡口4的形状也可以是V形坡口、U形坡口或者是Y形坡口。并且，这个坡口4的两个坡口角的角度可以是相同的也可以是不同的。通过在贴合面3上下两端均开设坡口4进行焊接的方式，可以使焊接接头的上下表面的焊接质量比较均匀，不会在未开设坡口4的一端出现焊接凹槽，进而提高了焊接的质量。

为了在搅拌摩擦焊焊接过程中获得更好的跟踪效果和焊接质量，可以将坡口4的坡口角设置为40°-80°。这个角度范围下，搅拌摩擦焊的激光跟踪系统可以非常好的跟踪焊缝的中心，也即坡口4的中心。这样就可以更好的带动搅拌摩擦焊的搅拌头准确的沿着焊缝方向运动，从而提高焊接效果。上述坡口4的坡口角度优选为60°，当左右两边的坡口角度均为60°时，V形坡口呈一等边三角形，这样可以很好的控制焊缝宽度以保证焊缝宽度与激光跟踪系统的精度密切配合，并降低焊接接头的装配难度。同时由于等边三角形坡口4的存在，激光跟踪设备能够很容易找到该坡口4并进行焊接，保证搅拌头始终沿着沟槽缝隙的方向进行，大大提高焊接一次合格率，进而达到高效焊接的目的。并且这样的焊接接头也降低对焊前装配的精度，从而降低了设计和制造成本，减少了人工的投入，同时激光跟踪设备的后期保养和维护费用随之降低。

上述坡口4的深度可以设置在0.3-0.7mm的范围以内，这一个深度既不影响搅拌摩擦焊的搅拌头伸入到坡口4内进行焊接。而且也不会由于搅拌摩擦焊焊接过程中焊件表面的材料过多补充坡口4的损耗，从而提高焊接的质量。坡口4的深度优选为0.5mm，这个坡口4的深度能够在焊接质量和激光跟踪系统的有效跟踪中取得更佳的平衡。

同时，可以将坡口4的预设宽度5设置为0.5mm。当坡口4的宽度为这个预设宽度5时，绝大部分的搅拌摩擦焊的激光跟踪系统均能够实现对焊缝中心的有效跟踪，因此，可以选择合适精度的激光跟踪系统，从而降低搅拌摩擦焊的成本。

图3为使用搅拌摩擦焊对焊接接头进行焊接的状态示意图。如图3所示，使用该搅拌摩擦焊8对焊接接头进行焊接时，首先将上述焊接接头进行清洗，在搅拌摩擦焊8上进行装配，压紧，装配时在工件的横向和纵向施加合适的反变形。然后调试搅拌摩擦焊8，打开激光跟踪系统81，设定相应的焊接参数，从坡口4上方将搅拌头插入后开始焊接，从焊接开始到整个焊接过程的结束，焊接接头上的坡口4作为一个导航表，整个激光跟踪系统81以此为基准点进行跟踪。焊接过程中，可以适时调整相应的焊接参数，直至焊接完成。焊接完成后进行焊缝的打磨清理。最后进行调修和检验。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上，第一焊接件1和第二焊接件2分别包括前部6和后部7，前部6和后部7通过一体成形的方式连接在一起。其中，前部6为待焊接部，并且，前部6的厚度大于后部7的厚度。将第一焊接件1的前部6与第二焊接件2的前部6对接在一起形成贴合面3。具有这样结构的焊接接头，由于前部6的厚度大于后部7的厚度，在前部6形成了一个高出后部7表面的凸台61，这个凸台61在搅拌摩擦焊8焊接时可以弥补坡口4的损失，避免焊接处出现凹槽，提高焊接后焊接接头的质量。

具体的，可以在前部6和后部7连接时使前部6的上表面和后部7的上表面在同一个平面内，或者前部6的下表面和后部7的下表面在同一个平面内。这样的连接方式可以在贴合面3的下端或者上端形成左右两个凸台61。在焊接过程中，左右两边的凸台61可以补充焊接件在贴合面3处由于开设坡口4的材料损失，使得焊接后的坡口4位置不会出现凹槽，使得焊接表面更加平整，提高焊接质量。

同时，也可以将前部6和后部7连接时将前部6连接在后部7的截面中间，从而使得前部6的上下表面和后部7的上下表面均处于不同的平面内。这样的连接方式使得第一焊接件1和第二焊接件2在贴合位置处可以形成上下两组凸台61，每组凸台61包括左右两个。这样，在贴合面3上下两端均开设坡口4的时候，上下两组凸台61可以分别补偿坡口4处的材料损失，提高焊接质量。优选的，可以将前部6设置成包括第一层、第二层和第三层。将与第二层厚度相同的后部7与第二层连接以形成上下对称的两对凸台61。这样，可以降低焊接接头的装配难度，提高具有上下对称坡口4的焊接接头的焊接质量。

上述焊接接头在制备的时候，可以通过以下方式进行。

图4为挤压型材制备焊接接头的模具示意图。如图4所示，将焊接型材通过该模具挤压出来以后即在贴合面3处具有相应的坡口4。

图5为挤压板材制备焊接接头的模具的断面图，图6为挤压板材制备焊接接头的模具的俯视图。如图5和图6所示，将焊接板材通过该模具挤压出来以后即在贴合面3处具有相应的坡口4。

图7为通过机床加工制备焊接接头中的菱形刀头的结构示意图。通过加床加工的方式，则在加床上安装菱形的刀头(如图7所示)，通过菱形刀头对焊接型材或者焊接板材的冲压或切割，即可在两个焊接件的对接面处形成相应的坡口4。这种菱形刀头的形状和角度，只需要与所开设的坡口4形状相匹配即可，通过跟换不同的菱形刀头可以迅速改变坡口4的形状和角度，简单方便。

以上结合附图详细的描述了本发明的优选实施方式，但是本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行各种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种用于搅拌摩擦焊的焊接接头，其特征在于，包括第一焊接件和第二焊接件，且所述第一焊接件和第二焊接件对接在一起形成一个贴合面；所述贴合面处开设有预设宽度的坡口，所述坡口形成焊缝，且所述坡口的预设宽度不小于0.5mm。

2.根据权利要求1所述的用于搅拌摩擦焊的焊接接头，其特征在于，

所述第一焊接件和第二焊接件分别包括前部和后部，所述前部为待焊接部，所述前部和后部连接为一体件；所述前部的厚度大于后部的厚度；所述坡口开设在两个前部的贴合面处。

3.根据权利要求2所述的用于搅拌摩擦焊的焊接接头，其特征在于，所述前部包括第一层、第二层和第三层，所述后部与第二层连接，且所述后部与第二层的厚度相同。

4.根据权利要求1-3任一项所述的用于搅拌摩擦焊的焊接接头，其特征在于，所述坡口为两个，分别开设在贴合面的相对两侧。

5.根据权利要求4所述的用于搅拌摩擦焊的焊接接头，其特征在于，所述坡口为V形坡口、U形坡口，或者Y形坡口。

6.根据权利要求5所述的用于搅拌摩擦焊的焊接接头，其特征在于，所述坡口的坡口角为40°-80°。

7.根据权利要求6所述的用于搅拌摩擦焊的焊接接头，其特征在于，所述坡口的坡口角为60°。

8.根据权利要求5所述的用于搅拌摩擦焊的焊接接头，其特征在于，所述坡口的深度为0.3-0.7mm。

9.根据权利要求8所述的用于搅拌摩擦焊的焊接接头，其特征在于，所述坡口的深度为0.5mm。

10.根据权利要求9所述的用于搅拌摩擦焊的焊接接头，其特征在于，所述预设宽度为0.5mm。