CN108406086A - 一种铝合金厚板材搅拌摩擦焊接方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种铝合金厚板材搅拌摩擦焊接方法及装置，其特征是所述的装置主要由搅拌头、压板和转盘组成，转盘3数量可根据工件实际尺寸决定。厚板材4和厚板材5分别在焊接部位截面开有回形台阶，且互相可相互拼合在一起。本发明主要设计制造一款适合厚铝合金板材搅拌摩擦焊接的装置，其实质就是通过厚板材自己之间的摩擦生热、底部转盘给工件带来的摩擦生热、上部压板给板材摩擦生热以及搅拌头搅拌摩擦生热等综合作用，急快速度塑化厚板焊接区域的金属，形成焊缝。此方法简单，操作方便，便于推广。

Description

一种铝合金厚板材搅拌摩擦焊接方法及装置
技术领域
本发明涉及一种材料焊接技术，尤其是一种厚度在2毫米以上的铝合金板材的连接方法，具体地说是一种铝合金厚板材搅拌摩擦焊接方法及装置。
背景技术
铝合金板材在航空航天、船舶和高速列车等制造领域应用较广，传统的熔化焊接很难焊接较厚的铝合金板材，而且焊接的焊缝质量较差，不易使用，这大大降低了厚铝合金板材在制造领域的应用。搅拌摩擦焊接技术虽然焊接铝合金板材较好，但是适应的厚度较小，很难焊接较厚的铝合金板材，为了促使较厚铝合金板材的实用，本发明基于搅拌摩擦焊接的基础上开发了一款多温度加热塑化金属的方法实现搅拌摩擦焊接后铝合金板材，其方法简单，操作方便，成本低，应用范围广。
发明内容
本发明的目的是针对现有的厚度在2毫米以上的铝合金板材因塑化不足而难以通过搅拌摩擦获得理想焊缝的问题，发明一种焊接质量好的铝合金厚板材搅拌摩擦焊接方法及装置。
本发明的技术方案之一是：
一种铝合金厚板材搅拌摩擦焊接方法，其特征是：
首先，将需要连接的两块铝合金板材的焊接表面加工成能耦合表面，并对插拼接；
其次，将两块铝合金固定在两块能作相对运动的工作台上，启动工作台沿焊缝的方向来回移动，使两块铝合金板材的耦合面因摩擦生热而温度升高；
第三，当铝合金耦合面的温度达到设定值时，使两工作台停止往复运动；
第四，使位于工作台下方的摩擦转盘上升进入两工作台之间的间隙中同时与两块铝合金板材接触，启动摩擦转盘摩擦两块铝合金板材的底部，使两块铝合金板材的底部迅速升温至设定温度值，使摩擦转盘下降；
第五，在两块铝合金板材表面放上压板，并启动压板作往复运动，使两块铝合金板材上表面的温度上升到设定值，撤掉压板；
第六，使两铝合金板板的耦合面合拢，启动搅拌摩擦装置，使搅拌头深入两块铝合金板板接缝之间进行搅拌摩擦焊，直至完成两块铝合金板材的焊接。
所述的耦合面为回形台阶结构
所述的铝合金板材表面温度值及耦合面的温度值通过温度红外传感器测量。
所述的两块铝合金板材的底部的温度值通过温度红外传感器测量。
所述的压板底部带有凹凸不平的花纹。
所述的转盘顶部带有凹凸不平的花纹。
本发明的技术方案之二是：
一种铝合金厚板材搅拌摩擦焊接装置，其特征是它包括能沿垂直于焊缝方便作往复运动的工作台和搅拌针1，待搅拌摩擦焊接的两块铝合金板材4、5分别固定在对应的工作台上，在工作台的下方安装有多个能上下移动并对两块铝合金板材4、5拼合面进行摩擦生热的摩擦转盘3，在工作台的上方安装有压住两块铝合金板材4、5并能沿焊缝方向往复移动、以便摩擦生热而加热两块铝合金板材4、5上表面的压板2，两块铝合金板材（4，5）的焊接面加工有耦合面。
所述的压板2的下表面和摩擦转盘3均设有增大摩擦阻力的凹凸不平的结构。
所述的工作台由振动器带动往复运动；在各摩擦发热面均安装有测温装置。
本发明的有益效果：
本发明通过厚板材自身之间的摩擦生热、底部转盘给工件带来的摩擦生热、上部压板给板材摩擦生热以及搅拌头搅拌摩擦生热等综合作用，急快速度塑化厚板焊接区域的金属，形成焊缝。此方法简单，操作方便，便于推广。
本发明可实现厚铝合金板材的搅拌摩擦焊接，且效率高，质量好，应用方便，便于推广。
附图说明
图1是本发明的焊接装置的结构示意图。
图2是图1的侧视图。
图3是本发明的铝合金板材焊接面的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
实施例一。
如图1所示。
一种铝合金厚板材搅拌摩擦焊接方法，它包括以下步骤：
首先，将需要连接的两块铝合金板材的焊接表面加工成能耦合表面，并对插拼接；耦合面可采用图3所示的回字文结构，也可采用其它的能相互对插的结构；
其次，将两块铝合金固定在两块能作相对运动的工作台上，启动振动器（可采用常规设计加以实现）带动工作台沿焊缝的方向来回移动，使两块铝合金板材的耦合面因摩擦生热而温度升高；两工作台可作相向运动，也可一个动，一个不动；
第三，用远红外测温传感器测量耦合面的温度，当铝合金耦合面的温度达到设定值时，使两工作台停止相向的往复运动；此时，为了便于摩擦转盘工作，应使两工作台保持一定的间隙，而两块铝合金板材应处于耦合状态（可通过调整铝合金板材在工作台上的位置实现），一方面可保温，另一方面便于下一步操作；
第四，使位于工作台下方的摩擦转盘（顶部设有有利于增大摩擦力的凹凸不平的结构）上升进入两工作台之间的间隙中同时与两块铝合金板材接触，启动摩擦转盘摩擦两块铝合金板材的底部，使两块铝合金板材的底部迅速升温至设定温度值（采用远红外测温装置测量），使摩擦转盘下降；如图2所示；
第五，在两块铝合金板材表面放上压板（底部设有有利于增大摩擦力的凹凸不平的结构），并启动压板作往复运动，使两块铝合金板材上表面的温度上升到设定值（也可采用远红外测温仪测量），撤掉压板；如图1所示；
第六，使两铝合金板板的耦合面合拢，启动搅拌摩擦装置，使带螺纹的搅拌头插入两块铝合金板板接缝之间进行搅拌摩擦焊，直至完成两块铝合金板材的焊接。
具体实施时，耦合面和上表面的压板摩擦生热也可同步进行。
实施例二。
一种铝合金厚板材搅拌摩擦焊接装置，它包括能沿垂直于焊缝方便作往复运动的工作台和搅拌针1，待搅拌摩擦焊接的两块铝合金板材4、5分别固定在对应的工作台上，在工作台的下方安装有多个能上下移动并对两块铝合金板材4、5拼合面进行摩擦生热的摩擦转盘3，在工作台的上方安装有压住两块铝合金板材4、5并能沿焊缝方向往复移动、以便摩擦生热而加热两块铝合金板材4、5上表面的压板2，如图1、2所示。所述的压板2的下表面和摩擦转盘3均设有增大摩擦阻力的凹凸不平的结构。所述的工作台由振动器带动往复运动；在各摩擦发热面均安装有测温装置。铝合金板材4、5的焊接面加工用图3所示的回文形耦合面。
详述如下：
如图1和图2所示，一种用于厚铝合金板材（2毫米以上）搅拌摩擦焊接装置，主要由搅拌头（带螺纹）1、压板（底部带凹凸不平花纹）2和转盘（顶部有凹凸不平花纹）3组成，转盘3数量可根据工件实际尺寸决定。
如图3所示，铝合金板材4、5分别在焊接部位截面开有回文形台阶，且互相可相互拼合在一起。
如图1、图2和图3所示，铝合金板材4、5拼合在一起放置在工作台上先分别固定，工作台分为对称两部分且在振动器作用下可沿焊缝方向来回移动，迅速带动放在两分离工作台上的厚板材4和厚板材5拼合部位温度升高，此时停止工作台的移动，打开两分离工作台一定距离，（移动铝合金板材4、5的位置使它们合拢）使得转盘3升上与厚板材4和厚板材5紧密结合，此时转盘3开始旋转带动铝合金板材4、5底部加热，放上压板2放在厚板材4和厚板材5上表面进行来回摩擦，使上表面温度急剧增加，最后，打开搅拌摩擦焊接，搅拌头深入厚板材4和厚板材5拼合部位进行搅拌焊接，最终实现厚板材的焊接。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (10)

1.一种铝合金厚板材搅拌摩擦焊接方法，其特征是：
首先，将需要连接的两块铝合金板材的焊接表面加工成能耦合表面，并对插拼接；
其次，将两块铝合金固定在两块能作相对运动的工作台上，启动工作台沿焊缝的方向来回移动，使两块铝合金板材的耦合面因摩擦生热而温度升高；
第三，当铝合金耦合面的温度达到设定值时，使两工作台停止往复运动；
第四，使位于工作台下方的摩擦转盘上升进入两工作台之间的间隙中同时与两块铝合金板材接触，启动摩擦转盘摩擦两块铝合金板材的底部，使两块铝合金板材的底部迅速升温至设定温度值，使摩擦转盘下降；
第五，在两块铝合金板材表面放上压板，并启动压板作沿焊缝方向的往复运动，使两块铝合金板材上表面的温度上升到设定值，撤掉压板；
第六，使两铝合金板板的耦合面合拢，启动搅拌摩擦装置，使搅拌头深入两块铝合金板板接缝之间进行搅拌摩擦焊，直至完成两块铝合金板材的焊接。
2.根据权利要求1所述的铝合金厚板材搅拌摩擦焊接方法，其特征是所述的耦合面为回形台阶结构。
3.根据权利要求1所述的铝合金厚板材搅拌摩擦焊接方法，其特征是所述的铝合金板材表面温度值及耦合面的温度值通过温度红外传感器测量。
4.根据权利要求1所述的铝合金厚板材搅拌摩擦焊接方法，其特征是所述的两块铝合金板材的底部的温度值通过温度红外传感器测量。
5.根据权利要求1所述的铝合金厚板材搅拌摩擦焊接方法，其特征是所述的压板底部带有凹凸不平的花纹。
6.根据权利要求1所述的铝合金厚板材搅拌摩擦焊接方法，其特征是所述的转盘顶部带有凹凸不平的花纹。
7.根据权利要求1所述的铝合金厚板材搅拌摩擦焊接方法，其特征是所述的摩擦转盘与压板同时动作或依次动作。
8.一种铝合金厚板材搅拌摩擦焊接装置，其特征是它包括能沿垂直于焊缝方便作往复运动的工作台和搅拌针（1），待搅拌摩擦焊接的两块铝合金板材（4，5）分别固定在对应的工作台上，在工作台的下方安装有多个能上下移动并对两块铝合金板材（4，5）拼合面进行摩擦生热的摩擦转盘（3），在工作台的上方安装有压住两块铝合金板材（4，5）并能沿焊缝方向往复移动、以便摩擦生热而加热两块铝合金板材（4，5）上表面的压板（2），两块铝合金板材（4，5）的焊接面加工有耦合面。
9.根据权利要求8所述的装置，共特征是所述的压板（2）的下表面和摩擦转盘（3）均设有增大摩擦阻力的凹凸不平的结构。
10.根据权利要求8所述的装置，共特征是所述的工作台由振动器带动往复运动；在各摩擦发热面均安装有测温装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110394542A (zh) * 2019-08-13 2019-11-01 桂林理工大学 一种局部恒温预热搅拌摩擦焊接方法
CN111571056A (zh) * 2020-06-16 2020-08-25 东莞市赫泽电子科技有限公司 一种铝合金板材的连续拼接方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003048061A (ja) * 2001-08-01 2003-02-18 Mazda Motor Corp 表面処理方法及び表面処理装置
JP2012040584A (ja) * 2010-08-17 2012-03-01 Osaka Univ 鉄系材料の接合方法
CN104028887A (zh) * 2013-03-06 2014-09-10 上海久牵实业有限公司 红外预热摩擦焊工艺及其施焊工具
CN206936602U (zh) * 2017-07-18 2018-01-30 四川工程职业技术学院 搅拌摩擦焊机的辅助装置
CN107877016A (zh) * 2017-12-11 2018-04-06 重集团天津重工有限公司 钢对接的感应加热‑搅拌摩擦复合焊接方法及装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003048061A (ja) * 2001-08-01 2003-02-18 Mazda Motor Corp 表面処理方法及び表面処理装置
JP2012040584A (ja) * 2010-08-17 2012-03-01 Osaka Univ 鉄系材料の接合方法
CN104028887A (zh) * 2013-03-06 2014-09-10 上海久牵实业有限公司 红外预热摩擦焊工艺及其施焊工具
CN206936602U (zh) * 2017-07-18 2018-01-30 四川工程职业技术学院 搅拌摩擦焊机的辅助装置
CN107877016A (zh) * 2017-12-11 2018-04-06 重集团天津重工有限公司 钢对接的感应加热‑搅拌摩擦复合焊接方法及装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110394542A (zh) * 2019-08-13 2019-11-01 桂林理工大学 一种局部恒温预热搅拌摩擦焊接方法
CN111571056A (zh) * 2020-06-16 2020-08-25 东莞市赫泽电子科技有限公司 一种铝合金板材的连续拼接方法

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