CN105127583B - 一种铝合金厚板搅拌摩擦焊方法 - Google Patents
一种铝合金厚板搅拌摩擦焊方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105127583B CN105127583B CN201510566855.5A CN201510566855A CN105127583B CN 105127583 B CN105127583 B CN 105127583B CN 201510566855 A CN201510566855 A CN 201510566855A CN 105127583 B CN105127583 B CN 105127583B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- welding
- fsw
- aluminium alloy
- weldering
- thick plate
- 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.)
- Active
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
- B23K20/122—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
一种铝合金厚板搅拌摩擦焊方法，其特征在于：通过FSW预组焊，实现待焊工件的部分焊合连接；在焊缝侧位钻孔，以便从焊缝侧位启焊；在钻孔位置侧位启焊，待搅拌头垂直行至实际焊缝中心处，再沿预组焊焊缝中心进行全焊透FSW焊接。本发明开发提出了一种提前预焊、侧位打孔启焊的FSW焊接新方法，特别适用于铝合金厚板的FSW焊接；本发明工艺简单，能够有效地解决铝合金厚板FSW启焊以及焊接过程中组对间隙难以控制的难题。本方法工艺过程稳定，适用于工业批量化生产；本发明降低了铝合金厚板FSW对设备主轴、龙门刚度的要求，同时也降低了对工装夹具的要求，并能够有效地的延长搅拌头的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝合金的搅拌摩擦焊方法，特别适用于厚板铝及铝合金材料的焊接。
背景技术
铝合金具有比强度高、易成型、耐蚀性好、材料可再生等优点，现已成为轨道车辆加工制造的主要材料之一。在高速铁路车辆制造方面，更是发挥着其他材料不可替代的作用。目前，在轨道车辆的加工制造过程中，铝合金的焊接仍以熔化极惰性气体保护焊（简称MIG焊）和钨极惰性气体保护焊（简称TIG焊）等常规熔化焊为主。但因铝合金热导率高，且化学性活泼，表面易形成氧化膜，焊接时极易产生气孔、夹杂、未融合、未焊透，以及裂纹等缺陷。此外，因铝合金热膨胀系数大，焊后易产生变形。因此，一般情况下铝合金工件的焊接都需设计使用专用的工装夹具，且焊后多需调修矫形来保证最终的工件尺寸。由此可见，铝合金材料的焊接不仅质量控制难度大，而且制造工艺复杂，成本也相对较高。特别是进行诸如轨道车辆铝合金车体底架等关键部位的厚板焊接时，问题更为突出。
搅拌摩擦焊接（简称FSW）作为一种先进的固相焊接方法，其热输入量低，焊接接头强度高、焊接变形小，并且FSW焊接过程中无金属熔化，从根源上杜绝了铝合金弧焊常出现的气孔、裂纹类缺陷产生。再者FSW焊接时无需填充金属和保护气体，且无弧光、粉尘、烟雾污染，整个过程绿色环保。因此，FSW技术一经问世，即迅速得到了工业化应用推广，并以铝及铝合金材料的焊接应用最为广泛和成熟。截至目前，已大量应用于航空航天、汽车电子、化工船舶，以及轨道车辆的加工制造。
通常情况下，FSW工具，即搅拌头主要由夹持区、轴肩和搅拌针三部分组成。FSW工作时，搅拌头的搅拌针部分首先旋转扎入待焊工件，待搅拌头的轴肩与待焊工件表面充分接触，并原地停留一段时间后，再以一定的转速和焊速沿焊缝进行焊接。FSW方法虽具有众多优点，但对待焊工件的组配间隙要求却相对较严，当选用的搅拌头及焊接工艺一定时，FSW焊接时如工件组对间隙变大将会导致焊缝内部空洞，以及表面下凹量增大甚至表面沟槽缺陷产生。又因FSW焊接时，搅拌头要对工件施加较大的下压力，同时因搅拌针的扎入将对两待焊工件产生一定的向外涨开作用力。此时，如待焊工件厚度较薄时，通过增加工装强度、作用力以及作用点密度来保证FSW时工件组对间隙不发生变化。但当工件厚度较大相应地选用的搅拌头尺寸较大时，FSW的下压力以及由此对组对焊缝产生的向外撑涨作用将同步增加，特别是在搅拌针旋转扎入的启焊位置，上述效果更为明显。此时即使强化工装设计，也很难保证FSW焊接时搅拌头前方焊缝组对间隙的一致性。因此，如何实现铝合金厚板材料的批量工业化高品质FSW焊接，实际难度很大。
发明内容
本发明的目的是针对铝合金厚板FSW难度大，特别是启焊扎入及FSW时待焊工件组对间隙难以保证的难题，提出一种提前预焊、侧位打孔启焊的FSW焊接新方法。该方法不仅降低了FSW启焊下扎时所需的下压力，同时能够有效地控制铝合金厚板FSW时的组对间隙，确保FSW焊接的质量稳定性。另外，也降低了铝合金厚板FSW焊接时对设备、工装的要求，并能够有效延长搅拌头的使用寿命。
为实现上述目的，本发明提供一种铝合金厚板搅拌摩擦焊方法，其特征在于包括以下步骤：
1、通过FSW预组焊，实现待焊工件的部分焊合连接；
2、在焊缝侧位钻孔，以便从焊缝侧位启焊；
3、在钻孔位置侧位启焊，待搅拌头垂直行至实际焊缝中心处，再沿预组焊焊缝中心进行全焊透FSW焊接。
所述的焊缝侧位钻孔位置是在距离工件端部尺寸及焊缝中心尺寸都不小于搅拌头轴肩直径尺寸的位置。
所述的钻孔用的钻头是根据搅拌针直径尺寸的平均值进行选择，如果搅拌针直径尺寸的平均值为整数，钻头直径尺寸即为搅拌针直径尺寸的平均值；如果搅拌针直径尺寸的平均值为小数，则钻头直径尺寸为搅拌针直径尺寸的平均值两端且与平均值相邻的整数。
所述的钻孔深度等于搅拌针长度的2/5－3/5。
本发明具有以下有益效果：
1.本发明开发提出了一种提前预焊、侧位打孔启焊的FSW焊接新方法，特别适用于铝合金厚板的FSW焊接；
2.本发明工艺简单，能够有效地解决铝合金厚板FSW启焊以及焊接过程中组对间隙难以控制的难题。本方法工艺过程稳定，适用于工业批量化生产；
3.本发明降低了铝合金厚板FSW对设备主轴、龙门刚度的要求，同时也降低了对工装夹具的要求，并能够有效地的延长搅拌头的使用寿命。
附图说明
图1是铝合金厚板FSW预组焊后示意图；
图2是铝合金厚板全焊透FSW之前侧位钻孔示意图；
图3为铝合金厚板全焊透FSW焊接过程示意图；
图4是铝合金厚板提前预焊，侧位钻孔启焊的FSW焊后示意图。
具体实施方式
结合图1、图2、图3和图4说明本实施方式。
实施例1
待焊铝合金工件1和铝合金工件2都为35mm厚的6005A-T6铝合金型材，先用酒精擦拭待焊工件1和工件2的表面，再用钢丝刷打磨去除工件1和工件2表面及侧面氧化膜，之后实现工件1和工件2间的良好组配。选用轴肩直径15mm，搅拌针长度为5mm、根部直径6mm、端部直径3.5mm的搅拌头进行FSW预组焊，并形成预组焊焊缝3。焊接用搅拌头5的轴肩直径为45mm，搅拌针长度为34mm、根部直径30mm、端部直径8mm。选用直径为19mm的钻头，在距工件1端部及偏离预组焊焊缝3中心距离同为35mm的位置钻孔，钻孔深度为17mm，之后形成启焊导入孔4。最后采用焊接用搅拌头5在启焊导入孔4处扎入启焊，并沿垂直于预组焊焊缝3方向行进，行至预组焊焊缝3中心处，再沿预组焊焊缝3中心线进行全焊透FSW焊接，形成最终全焊透焊缝6。全焊透FSW在距预组焊焊缝匙孔3-1距离为18mm位置结束，最终在结束位置形成全焊透焊缝匙孔6-1。
实施例2
待焊铝合金工件1和铝合金工件2都为35mm厚的6005A-T6铝合金型材，先用酒精擦拭待焊工件1和工件2的表面，再用钢丝刷打磨去除工件1和工件2表面及侧面氧化膜，之后实现工件1和工件2间的良好组配。选用轴肩直径15mm，搅拌针长度为5mm、根部直径6mm、端部直径3.5mm的搅拌头进行FSW预组焊，并形成预组焊焊缝3。焊接用搅拌头5的轴肩直径为45mm，搅拌针长度为34mm、根部直径30mm、端部直径8mm。选用直径为19mm的钻头，在距工件1端部及偏离预组焊焊缝3中心距离同为35mm的位置钻孔，钻孔深度为13.6mm，之后形成启焊导入孔4。最后采用焊接用搅拌头5在启焊导入孔4处扎入启焊，并沿垂直于预组焊焊缝3方向行进，行至预组焊焊缝3中心处，再沿预组焊焊缝3中心线进行全焊透FSW焊接，形成最终全焊透焊缝6。全焊透FSW在距预组焊焊缝匙孔3-1距离为18mm位置结束，最终在结束位置形成全焊透焊缝匙孔6-1。
实施例3
待焊铝合金工件1和铝合金工件2都为35mm厚的6005A-T6铝合金型材，先用酒精擦拭待焊工件1和工件2的表面，再用钢丝刷打磨去除工件1和工件2表面及侧面氧化膜，之后实现工件1和工件2间的良好组配。选用轴肩直径15mm，搅拌针长度为5mm、根部直径6mm、端部直径3.5mm的搅拌头进行FSW预组焊，并形成预组焊焊缝3。焊接用搅拌头5的轴肩直径为45mm，搅拌针长度为34mm、根部直径30mm、端部直径8mm。选用直径为19mm的钻头，在距工件1端部及偏离预组焊焊缝3中心距离同为35mm的位置钻孔，钻孔深度为20.4mm，之后形成启焊导入孔4。最后采用焊接用搅拌头5在启焊导入孔4处扎入启焊，并沿垂直于预组焊焊缝3方向行进，行至预组焊焊缝3中心处，再沿预组焊焊缝3中心线进行全焊透FSW焊接，形成最终全焊透焊缝6。全焊透FSW在距预组焊焊缝匙孔3-1距离为18mm位置结束，最终在结束位置形成全焊透焊缝匙孔6-1。
Claims (4)
1.一种铝合金厚板搅拌摩擦焊方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）通过FSW预组焊，实现待焊工件的部分焊合连接；
（2）在焊缝侧位钻孔，以便从焊缝侧位启焊；
（3）在钻孔位置侧位启焊，待搅拌头垂直行至实际焊缝中心处，再沿预组焊焊缝中心进行全焊透FSW焊接。
2.根据权利要求1所述的一种铝合金厚板搅拌摩擦焊方法，其特征在于：所述的焊缝侧位钻孔位置是在距离工件端部尺寸及焊缝中心尺寸都不小于搅拌头轴肩直径尺寸的位置。
3.根据权利要求1所述的一种铝合金厚板搅拌摩擦焊方法，其特征在于：所述的钻孔用的钻头是根据搅拌针直径尺寸的平均值进行选择，如果搅拌针直径尺寸的平均值为整数，钻头直径尺寸即为搅拌针直径尺寸的平均值；如果搅拌针直径尺寸的平均值为小数，则钻头直径尺寸为搅拌针直径尺寸的平均值两端且与平均值相邻的整数。
4.根据权利要求1所述的一种铝合金厚板搅拌摩擦焊方法，其特征在于：所述的钻孔深度等于搅拌针长度的2/5－3/5。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510566855.5A CN105127583B (zh) | 2015-09-09 | 2015-09-09 | 一种铝合金厚板搅拌摩擦焊方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510566855.5A CN105127583B (zh) | 2015-09-09 | 2015-09-09 | 一种铝合金厚板搅拌摩擦焊方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105127583A CN105127583A (zh) | 2015-12-09 |
| CN105127583B true CN105127583B (zh) | 2017-10-03 |
Family
ID=54713333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510566855.5A Active CN105127583B (zh) | 2015-09-09 | 2015-09-09 | 一种铝合金厚板搅拌摩擦焊方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105127583B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105880826B (zh) * | 2016-04-11 | 2017-12-15 | 江西理工大学 | 一种避免底部缺陷、提高接头性能的厚板搅拌摩擦焊接方法 |
| CN107335909A (zh) * | 2017-08-17 | 2017-11-10 | 沈阳富创精密设备有限公司 | 一种半导体行业铝合金中、厚板焊接方法 |
| CN107900510B (zh) * | 2017-11-25 | 2020-02-07 | 中车长春轨道客车股份有限公司 | 超厚板铝合金型材搅拌摩擦焊焊接方法 |
| CN110560880A (zh) * | 2019-08-08 | 2019-12-13 | 合肥工业大学 | 一种用于深腔液冷组件匙孔控制的搅拌摩擦焊接方法 |
| CN112705833B (zh) * | 2020-11-25 | 2022-07-12 | 河南航天液压气动技术有限公司 | 一种铝合金厚板搅拌摩擦焊焊接工艺 |
| CN113478067B (zh) * | 2021-07-26 | 2022-10-28 | 大连交通大学 | 一种两段式异种材料搅拌摩擦焊方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6908690B2 (en) * | 2002-04-29 | 2005-06-21 | The Boeing Company | Method and apparatus for friction stir welding |
| JP2007181866A (ja) * | 2006-01-10 | 2007-07-19 | Hino Motors Ltd | 材料の穿孔接合方法 |
| CN101670482A (zh) * | 2009-09-29 | 2010-03-17 | 西安交通大学 | 一种嵌入式搅拌摩擦点焊方法 |
| CN102513689B (zh) * | 2011-12-12 | 2017-02-08 | 上海航天设备制造总厂 | 原位填充无匙孔搅拌摩擦焊方法 |
| CN104227226B (zh) * | 2014-09-30 | 2017-02-01 | 湖北三江航天红阳机电有限公司 | 一种厚板铝合金预热搅拌摩擦焊接方法 |
-
2015
- 2015-09-09 CN CN201510566855.5A patent/CN105127583B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105127583A (zh) | 2015-12-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105127583B (zh) | 一种铝合金厚板搅拌摩擦焊方法 | |
| CN100450688C (zh) | 薄壁不锈钢复层与碳钢基层的复合管环焊缝焊接方法 | |
| CN101982282A (zh) | 用于复合板对接焊的焊接工艺方法 | |
| EP2436472B1 (en) | Submerged arc welding method for steel plate | |
| CN103338889A (zh) | 具有优异延性抗扯强度的高韧性焊缝金属 | |
| CN108705200A (zh) | 一种不锈钢内衬复合板的焊接方法 | |
| CA2745709A1 (en) | Butt weld and method of making using fusion and friction stir welding | |
| WO2020010782A1 (zh) | 高氮奥氏体不锈钢和无磁钻铤的轴向摩擦焊接工艺方法 | |
| JP4952892B2 (ja) | 極厚鋼板の溶接方法 | |
| JP3168927B2 (ja) | ２相系ステンレス鋼の継手の製造方法 | |
| CN105251971B (zh) | 一种热轧复合板制坯过程层间真空涂层方法 | |
| CN101972885A (zh) | 石油方钻杆窄间隙脉冲熔化极气保护无衬套打底焊方法 | |
| CN103537816B (zh) | 金属层状复合板的焊接方法 | |
| JP4978121B2 (ja) | 金属板の突合せ接合方法 | |
| JP2010526669A (ja) | 融解性の金属材料から成る複数の部品を永久接続するための方法と装置 | |
| CN105579188A (zh) | 厚工件上高断裂韧性焊缝 | |
| CN113305503A (zh) | 一种白铜BFe10-1-1-钢复合板未复合区的修补方法 | |
| US6730876B2 (en) | Highly ductile reduced imperfection weld for ductile iron and method for producing same | |
| CN108067732A (zh) | 一种抑制钛-钢复合板对接焊接头过渡层裂纹的方法 | |
| JP3182672B2 (ja) | クラッド鋼管の内面溶接方法 | |
| Das et al. | Experience with advanced welding techniques (RMD & P-GMAW) with seamless metal cored wire for Oil & Gas pipeline industries | |
| JPH0252586B2 (zh) | ||
| CN113770489A (zh) | 长输管道全位置用气保护药芯焊丝下向半自动焊接方法 | |
| Kumar et al. | Evaluation of Processes Parameter and Mechanical Properties in Friction Stir Welded Steels | |
| Vora | Insights into the flux-assisted TIG welding processes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |