CN108161213A - 一种新型的搅拌摩擦补焊装置及方法 - Google Patents

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张昭
苑红磊
谭治军
姚欣欣
葛芃
李健宇
亢战
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    • 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
    • B23K20/1215—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 for other purposes than joining, e.g. built-up welding

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Abstract

本发明属于工程制造技术领域，提供了一种新型的搅拌摩擦补焊装置及方法。该装置包括旋转主轴、轴肩、工件、搅拌针、金属粉料、工件缺陷和补焊盖板。该方法步骤如下：金属粉料放置于工件缺陷中；将补焊盖板铺设于工件缺陷的表面上，并用夹具固定；搅拌针压入补焊盖板和工件内，在旋转主轴驱动下旋转，摩擦产生热量，使金属粉末发生动态再结晶；金属粉末降温后形成整体，通过轴肩和搅拌针的不断旋转和移动，完成对工件表面缺陷的补焊和修复；补焊和修复完成后，将搅拌针拔出，对工件表面进行打磨、冲铣操作，消除应力集中。本发明将力学、实验设计等学科结合，使得该技术实现过程简单。同时不受环境影响，该技术成本更低，适用于生产推广。

Description

一种新型的搅拌摩擦补焊装置及方法
技术领域
本发明属于工程制造技术领域，涉及一种新型的搅拌摩擦补焊装置及方法，尤其涉及搅拌摩擦焊接过程中焊接区域的缺陷处理。
背景技术
工件使用一段时间之后，由于磨损可能会出现表面缺陷，需要对表面缺陷进行局部修复，现有的修复技术主要采用高能束和填料进行熔化修复，工件缺陷附近的晶粒有可能由于高温而粗化，从而使缺陷附近的材料机械性能降低，本发明的意义在于降低补焊过程中的温度，从而避免高温导致的工件缺陷附近材料力学性能降低的问题，且在技术上容易实现。
发明内容
本发明要解决的是工件长时间使用后在表面产生的缺陷，提出一种新型的搅拌摩擦补焊装置及方法。
本发明的技术方案：
一种新型的搅拌摩擦补焊装置，包括旋转主轴1、轴肩2、工件3、搅拌针4、金属粉料5、工件缺陷6和补焊盖板7；
所述的轴肩2安装在旋转主轴1的下端面，所述的搅拌针4安装在轴肩2的下端面，旋转主轴1、轴肩2和搅拌针4的中心处于同一轴线上；旋转主轴1驱动轴肩2进而带动搅拌针4旋转并向前平移运动，并为搅拌针4提供下压力；
所述的金属粉料5置于工件缺陷6中，并借助外力进行压实；
所述的补焊盖板7，铺设于放置有金属粉料5的工件缺陷6的表面上，并用夹具将补焊盖板7固定在工件3的表面上；补焊盖板7的尺寸大于工件缺陷6的表面尺寸，防止金属粉料溢出，避免由于轴肩2压入工件3而使得焊接处几何高度降低。
一种新型的搅拌摩擦补焊方法，步骤如下：
(1)金属粉料5放置于工件缺陷6中，压实；
(2)将补焊盖板7铺设于工件缺陷6的表面上，压实，并用夹具将补焊盖板7固定在工件3的表面上；
(3)搅拌针4通过旋转主轴1提供的下压力将补焊盖板7压入工件3内，搅拌针4在旋转主轴1驱动下旋转，摩擦产生热量，使金属粉末5进入热塑性状态，发生动态再结晶；
(4)金属粉末5降温后与工件3形成整体，通过轴肩2和搅拌针4的不断旋转和移动，完成对工件3表面缺陷的补焊和修复，提高工件3使用寿命；
(5)补焊和修复完成后，将搅拌针4拔出，对工件3表面进行打磨、冲铣操作，消除应力集中。
本发明的有益效果：本发明主要针对工件长时间使用产生的缺陷，通过结合力学、机械等学科的知识将其实现过程设计的合理，大大简化了操作过程，且不受环境影响。此外，该技术实现过程对技术要求低，成本低，可以满足所有有需求的用户使用。
附图说明
图1是本发明的示意图。
图2是工件表面质量缺陷示意图。
图中：1旋转主轴；2轴肩；3工件；4搅拌针；5金属粉料；6工件缺陷；7补焊盖板。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
一种新型的搅拌摩擦补焊装置，包括旋转主轴1、轴肩2、工件3、搅拌针4、金属粉料5、工件缺陷6和补焊盖板7；
所述的轴肩2安装在旋转主轴1的下端面，所述的搅拌针4安装在轴肩2的下端面，旋转主轴1、轴肩2和搅拌针4的中心处于同一轴线上；旋转主轴1驱动轴肩2和搅拌针4旋转并向前平移运动，并为搅拌针4提供下压力；
所述的工件缺陷6位于工件3表面；所述的金属粉料5置于工件缺陷6中，并借助外力进行压实；
所述的补焊盖板7，铺设于放置金属粉料5的工件缺陷6的表面上，并用夹具将补焊盖板7固定在工件3的表面上；补焊盖板7的尺寸大于工件缺陷6的表面尺寸，防止金属粉料溢出，避免由于轴肩2压入工件3而使得焊接处几何高度降低。
一种新型的搅拌摩擦补焊方法，步骤如下：
(1)金属粉料5放置于工件缺陷6中，压实；
(2)将补焊盖板7铺设于工件缺陷6的表面上，压实，并用夹具将补焊盖板7固定在工件3的表面上；
(3)搅拌针4通过旋转主轴1提供的下压力压入补焊盖板7和工件3内，在旋转主轴1驱动下旋转，摩擦产生热量，使金属粉末5进入热塑性状态，发生动态再结晶；
(4)金属粉末5降温后形成整体，通过轴肩2和搅拌针4的不断旋转和移动，完成对工件3表面缺陷的补焊和修复，提高工件使用寿命。
(5)补焊和修复完成后，将搅拌针4拔出，对工件3表面进行打磨、冲铣操作，消除应力集中。
本发明的新型的搅拌摩擦补焊技术充分结合力学、机械设计等学科的优势，既能充分实现上述的各种功能，又简化了操作，降低了生产成本。
本发明主要保护基于金属粉料搅拌摩擦方式和使用金属粉料盖板辅助模式的搅拌摩擦补焊技术及其改进技术，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术原理的前提下，还可以做出若干改进和修饰，这些改进和修饰也视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种新型的搅拌摩擦补焊装置，其特征在于，所述的搅拌摩擦补焊装置包括旋转主轴(1)、轴肩(2)、工件(3)、搅拌针(4)、金属粉料(5)、工件缺陷(6)和补焊盖板(7)；
所述的轴肩(2)安装在旋转主轴(1)的下端面，所述的搅拌针(4)安装在轴肩(2)的下端面，旋转主轴(1)、轴肩(2)和搅拌针(4)的中心处于同一轴线上；旋转主轴(1)驱动轴肩(2)进而带动搅拌针(4)旋转并向前平移运动，并为搅拌针(4)提供下压力；
所述的金属粉料(5)置于工件缺陷(6)中，并借助外力进行压实；
所述的补焊盖板(7)，铺设于放置有金属粉料(5)的工件缺陷(6)的表面上，并用夹具将补焊盖板(7)固定在工件(3)的表面上；补焊盖板(7)的尺寸大于工件缺陷(6)的表面尺寸，防止金属粉料溢出，避免由于轴肩(2)压入工件(3)而使得焊接处几何高度降低。
2.一种新型的搅拌摩擦补焊方法，其特征在于，步骤如下：
(1)金属粉料(5)放置于工件缺陷(6)中，压实；
(2)将补焊盖板(7)铺设于工件缺陷(6)的表面上，压实，并用夹具将补焊盖板(7)固定在工件(3)的表面上；
(3)搅拌针(4)通过旋转主轴(1)提供的下压力将补焊盖板(7)压入工件(3)内，搅拌针(4)在旋转主轴(1)驱动下旋转，摩擦产生热量，使金属粉末(5)进入热塑性状态，发生动态再结晶；
(4)金属粉末(5)降温后与工件(3)形成整体，通过轴肩(2)和搅拌针(4)的不断旋转和移动，完成对工件(3)表面缺陷的补焊和修复，提高工件(3)使用寿命；
(5)补焊和修复完成后，将搅拌针(4)拔出，对工件(3)表面进行打磨、冲铣操作，消除应力集中。
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