CN108188566A - 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 - Google Patents

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李闯
魏旭
王圣达
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Abstract

本发明属于铝合金焊接技术领域，涉及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，包括对焊接接头的预清洗、去除氧化膜和终清洗以及对焊缝的焊接，其中焊接采用激光跟踪+定点焊接，焊接参数为：搅拌针针长为18.0mm，搅拌针轴肩为32mm，主轴转速为500～600R/min，焊接压力为34KN，搅拌头的焊接速度24.5～25.5cm/min，搅拌头的倾斜角度为1.5°，侧面倾斜角度为0°，搅拌针运动方向为逆时针方向，采用该发明的单向搅拌摩擦焊此类焊接要求较高的焊缝，具有更高的生产效率，不需要加热，一道即可完成厚板焊接，摆脱熔化焊多层多道焊的低效率焊接，更能有效的提高焊缝质量。

Description

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
技术领域
本发明属于铝合金焊接技术领域，涉及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。
背景技术
车钩面板作为高速列车的关键承压部件，目前的焊接方法为熔化焊接方式，采用手工MIG焊或MIG自动焊接两种方式，但由于多层多道焊焊接工艺方法，导致焊缝质量无法得到有效控制，特别是湿度大的季节，更是无法控制焊缝质量，焊缝抗疲劳性能较差，而且生产效率不高；对焊工要求也较高，焊接成本较高，无法控制焊接接头安全稳定性。
发明内容
有鉴于此，本发明为了解决现有技术中的多层多道焊焊接工艺对于湿度大的季节，无法保证焊缝质量，无法控制焊接接头安全稳定性的问题，提供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。
为达到上述目的，本发明提供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，该方法包括如下步骤：
A、预清洗：将车钩面板坡口型式设计为正面留有0.3mm台阶的直方形对接焊缝，将焊缝附近25～50mm的范围内用丙酮或乙醇清洗车钩面板表面油污；
B、去除氧化膜：将车钩面板坡口面以及附近25～50mm的范围内采用机械式铝合金专用打磨工具去除待焊接工件表面的氧化膜；
C、终清洗：将车钩面板的坡口面以及附近25～50mm的范围内用无丙酮或乙醇再次清洗车钩面板表面的残余废屑；
D、装配组对：利用夹紧工装将车钩面板两侧压紧并施加侧顶力，保证车钩面板焊缝间隙≤0.8mm，焊缝两侧车钩面板的错边量≤0.5mm；
E、选取搅拌头：搅拌头针长等于车钩面板厚度；
F、焊接：设置搅拌摩擦焊的焊接程序，采用激光跟踪+定点焊接，焊接参数为：搅拌针针长为18.0mm，搅拌针轴肩为32mm，主轴转速为500～600R/min，焊接压力为34KN，搅拌头的焊接速度24.5～25.5cm/min，搅拌头的倾斜角度为1.5°，侧面倾斜角度为0°，搅拌针运动方向为逆时针方向，待机时间0.5s；
G、焊后清理及检验：焊接完成后，对焊缝表面进行清理，按车钩面板焊缝质量要求进行检验。
进一步，步骤A中采用无纺布蘸取丙酮或乙醇清洗车钩面板表面油污。
进一步，步骤B中车钩面板表面氧化膜为Al2O3氧化膜，氧化膜的厚度范围为25～40μm。
进一步，步骤B中机械式铝合金专用打磨工具为钢丝碗刷。
进一步，步骤C中采用无纺布蘸取丙酮或乙醇再次清洗车钩面板表面的残余废屑。
进一步，步骤D中夹紧工装为液压式压臂。
本发明的有益效果在于：
1、本发明用于铝合金高速列车车钩面板的搅拌摩擦焊焊接工艺，焊前不需要开坡口和对材料表面作特殊的处理，由于母材不熔化，可以实现车钩面板的高速连接。此工艺方案提供了一种更高效，成本更低，对环境要求较低的新型摩擦搅拌焊；能够有效控制焊后焊缝及母材区域疲劳性能减弱，焊接变形较大等问题。
2、本发明用于铝合金高速列车车钩面板的搅拌摩擦焊焊接工艺，改变了传统熔化焊中手工焊和自动焊接时，焊缝质量无法控制的问题，该焊接工艺无需额外添加焊缝填充材料，减少消耗品的使用，对焊接环境的要求较低，焊接工艺过程更简单，相比较与熔化焊接，焊工更容易操作，焊工数量更少，焊后打磨清理过程也很少，通过该焊接工艺焊接车钩面板时，焊缝不需要加热，焊接质量更好，基本无焊接缺陷，对焊工素质要求明显降低，经济效益更高，焊缝几乎无需返修，焊接时消耗品只有搅拌头，该发明的单向搅拌摩擦焊焊接相同长度的焊缝价格约为熔化焊的1/5-1/3。
3、本发明用于铝合金高速列车车钩面板的搅拌摩擦焊焊接工艺，改变只有熔化焊焊接此类关键部位中厚板产品的情况，采用该发明的单向搅拌摩擦焊此类焊接要求较高的焊缝，具有更高的生产效率，不需要加热，一道即可完成厚板焊接，摆脱熔化焊多层多道焊的低效率焊接，更能有效的提高焊缝质量，采用该发明单向搅拌摩擦焊此类焊接要求较高焊缝具有较为客观的经济效益，搅拌摩擦焊焊接此类产品，消耗小，焊缝质量高，焊接速度快，需要工人数量少。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明焊缝坡口型式的结构示意图；
图2为本发明焊后焊缝断面的结构示意图；
图3为采用本发明焊接工艺焊接车钩面板所得焊缝的截面状态图。
具体实施方式
下面将对本发明的优选实施例进行详细的描述。
实施例1
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，该方法包括如下步骤：
A、预清洗：将车钩面板坡口型式设计为正面留有0.3mm台阶的直方形对接焊缝(如图1所示)，保证焊后焊缝区域无凹陷缺陷，将焊缝附近50mm的范围内采用无纺布蘸取丙酮清洗车钩面板表面油污；
B、去除氧化膜：将车钩面板坡口面以及附近50mm的范围内采用钢丝碗刷去除待焊接工件表面的氧化膜，氧化膜为Al2O3氧化膜，氧化膜的厚度范围为25～40μm；
C、终清洗：将车钩面板的坡口面以及附近50mm的范围内采用无纺布蘸取丙酮再次清洗车钩面板表面的残余废屑；
D、装配组对：利用液压式压臂将车钩面板两侧压紧并施加侧顶力，保证车钩面板焊缝间隙≤0.8mm，焊缝两侧车钩面板的错边量≤0.5mm；
E、选取搅拌头：搅拌头针长等于车钩面板厚度；
F、焊接：设置搅拌摩擦焊的焊接程序，采用激光跟踪+定点焊接，焊接参数为：搅拌针针长为18.0mm，搅拌针轴肩为32mm，主轴转速为500R/min，焊接压力为34KN，搅拌头的焊接速度24.5cm/min，搅拌头的倾斜角度为1.5°，侧面倾斜角度为0°，搅拌针运动方向为逆时针方向，待机时间0.5s；
G、焊后清理及检验：焊接完成后(如图2所示)，对焊缝表面进行清理，按车钩面板焊缝质量要求进行检验，得到如图3所示的车钩面板。
实施例2
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，该方法包括如下步骤：
A、预清洗：将车钩面板坡口型式设计为正面留有0.3mm台阶的直方形对接焊缝(如图1所示)，保证焊后焊缝区域无凹陷缺陷，将焊缝附近25mm的范围内采用无纺布蘸取乙醇清洗车钩面板表面油污；
B、去除氧化膜：将车钩面板坡口面以及附近25mm的范围内采用钢丝碗刷去除待焊接工件表面的氧化膜，氧化膜为Al2O3氧化膜，氧化膜的厚度范围为25～40μm；
C、终清洗：将车钩面板的坡口面以及附近25mm的范围内采用无纺布蘸取乙醇再次清洗车钩面板表面的残余废屑；
D、装配组对：利用液压式压臂将车钩面板两侧压紧并施加侧顶力，保证车钩面板焊缝间隙≤0.8mm，焊缝两侧车钩面板的错边量≤0.5mm；
E、选取搅拌头：搅拌头针长等于车钩面板厚度；
F、焊接：设置搅拌摩擦焊的焊接程序，采用激光跟踪+定点焊接，焊接参数为：搅拌针针长为18.0mm，搅拌针轴肩为32mm，主轴转速为600R/min，焊接压力为34KN，搅拌头的焊接速度25.5cm/min，搅拌头的倾斜角度为1.5°，侧面倾斜角度为0°，搅拌针运动方向为逆时针方向，待机时间0.5s；
G、焊后清理及检验：焊接完成后(如图2所示)，对焊缝表面进行清理，按车钩面板焊缝质量要求进行检验，得到焊接好的车钩面板。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.一种用于铝合金高速列车车钩面板的搅拌摩擦焊焊接工艺，其特征在于，该方法包括如下步骤：
A、预清洗：将车钩面板坡口型式设计为正面留有0.3mm台阶的直方形对接焊缝，将焊缝附近25～50mm的范围内用丙酮或乙醇清洗车钩面板表面油污；
B、去除氧化膜：将车钩面板坡口面以及附近25～50mm的范围内采用机械式铝合金专用打磨工具去除待焊接工件表面的氧化膜；
C、终清洗：将车钩面板的坡口面以及附近25～50mm的范围内用无丙酮或乙醇再次清洗车钩面板表面的残余废屑；
D、装配组对：利用夹紧工装将车钩面板两侧压紧并施加侧顶力，保证车钩面板焊缝间隙≤0.8mm，焊缝两侧车钩面板的错边量≤0.5mm；
E、选取搅拌头：搅拌头针长等于车钩面板厚度；
F、焊接：设置搅拌摩擦焊的焊接程序，采用激光跟踪+定点焊接，焊接参数为：搅拌针针长为18.0mm，搅拌针轴肩为32mm，主轴转速为500～600R/min，焊接压力为34KN，搅拌头的焊接速度24.5～25.5cm/min，搅拌头的倾斜角度为1.5°，侧面倾斜角度为0°，搅拌针运动方向为逆时针方向，待机时间0.5s；
G、焊后清理及检验：焊接完成后，对焊缝表面进行清理，按车钩面板焊缝质量要求进行检验。
2.如权利要求1所述的搅拌摩擦焊焊接工艺，其特征在于，步骤A中采用无纺布蘸取丙酮或乙醇清洗车钩面板表面油污。
3.如权利要求1所述的搅拌摩擦焊焊接工艺，其特征在于，步骤B中车钩面板表面氧化膜为Al2O3氧化膜，氧化膜的厚度范围为25～40μm。
4.如权利要求1所述的搅拌摩擦焊焊接工艺，其特征在于，步骤B中机械式铝合金专用打磨工具为钢丝碗刷。
5.如权利要求1所述的搅拌摩擦焊焊接工艺，其特征在于，步骤C中采用无纺布蘸取丙酮或乙醇再次清洗车钩面板表面的残余废屑。
6.如权利要求1所述的搅拌摩擦焊焊接工艺，其特征在于，步骤D中夹紧工装为液压式压臂。
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