CN108941880B - 一种消除孔洞缺陷的预填充搅拌摩擦点焊方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种消除孔洞缺陷的预填充搅拌摩擦点焊方法，包括调零阶段、压入阶段、预填充阶段：即搅拌套保持原位旋转，同时搅拌针旋转向下预填充一定深度，消除塑性材料与搅拌针之间的间隙，同时可以对搅拌针下方的塑性材料施加一定的填充锻压力，填充阶段和结束阶段。搅拌针的预填充动作消除了由于材料损失造成的焊接材料与搅拌针之间的间隙，并可以对下方的焊接材料施加一定的填充锻压力，使得填充阶段焊接材料能够迅速挤压填充入搅拌套回抽形成的空腔内，从而消除焊接过程中的孔洞缺陷。
Description
技术领域：
本发明涉及一种焊接的技术领域，具体地说，特别涉及到一种消除孔洞缺陷的预填充搅拌摩擦点焊方法。
背景技术：
填充式搅拌摩擦点焊技术是德国GKSS研究中心于1999年提出的一种新型固相连接技术。该技术的搅拌工具采用分体式结构，由搅拌针、搅拌套和夹紧套三部分组成。通过对搅拌工具各个部件相对位置的精确控制，在搅拌套回撤的同时由搅拌针的下压实现焊接材料的回填，从而形成表面平整的无匙孔点焊接头。
然而，在搅拌摩擦点焊过程中，仍然存在一定的材料损失，而且由于填充阶段搅拌套的快速回抽，以及焊接材料塑性流动能力不足，往往在搅拌套下方与母材接合处产生孔洞缺陷。孔洞缺陷的存在将严重影响点焊接头的力学性能，尤其是接头疲劳性能，导致焊接质量稳定性差，因此必须加以消除，保障接头焊接质量。
发明内容：
本发明的目的在于针对上述现有技术中存在的易产生孔洞缺陷等不足，使用了一种消除孔洞缺陷的预填充搅拌摩擦点焊方法。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：一种消除孔洞缺陷的预填充搅拌摩擦点焊方法，其特征在于：焊接工件叠加在一起，夹紧套夹装在搅拌套的外壁，搅拌套套装在搅拌针的外壁，夹紧套、搅拌套和搅拌针设在焊接工件的顶面；通过搅拌套和搅拌针的旋转和相对运动及其与焊接工件之间的摩擦进行的焊接，所述点焊方法包括如下步骤：
S1)、调零阶段：调整搅拌针和搅拌套下表面，使其与夹紧套的下表面位于同一水平面上，并将该位置设定为整个焊接过程的零点位置；
S2)、压入阶段：将搅拌针和搅拌套下表面接触，夹紧套固定不动，搅拌套向下旋转压入焊接工件内部，同时搅拌针旋转上升，使得搅拌套下方的塑性材料挤入搅拌针上升形成的空腔内部；
S3)、预填充阶段：搅拌套保持原位旋转，同时搅拌针旋转向下预填充一定深度，消除塑性材料与搅拌针之间的间隙，同时可以对搅拌针下方的塑性材料施加一定的填充锻压力；
S4)、填充阶段：搅拌套和搅拌针互换运动方向，搅拌套旋转回抽，同时搅拌针旋转向下挤压，将塑性材料填充入搅拌套回抽形成的空腔内部；
S5)、结束阶段：当搅拌套和搅拌针运动回到同一水平面后，保持一定的锻压时间，搅拌套和搅拌针回撤至初始位置，焊接过程结束。
优选地，所述夹紧套为圆环状，所述搅拌套为圆环状，所述搅拌针为圆柱体，所述焊接工件为焊接板。
优选地，S5步骤中的锻压时间为0.5s-1.5s。
优选地，S3步骤中的向下预填充的深度为0.1mm-1mm，搅拌套原位旋转的时间为0.1s-1s。
与现有技术相比，本发明的主要有益效果如下：
在本发明提出的预填充搅拌摩擦点焊过程中，由于搅拌套原位旋转，增加了搅拌套与焊接材料的搅拌时间，从而增加了焊接能量，提高了焊接材料的塑性流动能力。同时，搅拌针的预填充动作消除了由于材料损失造成的焊接材料与搅拌针之间的间隙，并可以对下方的焊接材料施加一定的填充锻压力，使得填充阶段焊接材料能够迅速挤压填充入搅拌套回抽形成的空腔内，从而消除焊接过程中的孔洞缺陷。而且，预填充过程还可以提高塑性材料与焊接母材之间的结合能力，从而改善由于搅拌套垂直压入所形成的薄弱连接面，进一步提高点焊接头焊接质量。
本发明可以有效地消除点焊接头中的孔洞缺陷，而且操作简便，对焊接材料的适用性强。
附图说明：
本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：
图1中揭示了本发明某些实施例中，消除孔洞缺陷的预填充搅拌摩擦点焊方法的示意图。
其中，图1a为调零阶段，图1b为压入阶段，图1c为预填充阶段，图1d为填充阶段，图1e为结束阶段。
图2揭示了本发明某些实施例中，消除孔洞缺陷的预填充搅拌摩擦点焊方法步骤流程示意图。
具体实施方式：
参考图1a-图1e，一种消除孔洞缺陷的摩擦点焊方法，包括将焊接工件叠加在一起，在本实施例中，是将两块焊接工件叠加在一起，即将第一焊接工件4和第二焊接工件5叠加在一起，夹紧套3夹装在搅拌套2的外壁，搅拌套2套装在搅拌针1的外壁，夹紧套3、搅拌套2和搅拌针1设在焊接工件的顶面；通过搅拌套2和搅拌针1的旋转和相对运动及其与焊接工件之间的摩擦进行的焊接，点焊方法包括如下步骤：
第一步，调零阶段，将搅拌工具调零，调整搅拌针1和搅拌套2的下表面位置，使其与夹紧套3的下表面位于同一水平面上，并将该位置设定为整个焊接过程的零点位置；
第二步，压入阶段，将搅拌针1和搅拌套2的下表面与焊接工件的表面接触，夹紧套3固定不动，搅拌套2向下旋转压入焊接工件的内部，同时搅拌针1旋转上升，使得搅拌套2下方的塑性材料6挤入搅拌针1上升形成的空腔内部；
第三步，预填充阶段，搅拌套2保持原位旋转0.1s-1s，同时搅拌针1旋转向下预填充0.1mm-1mm，消除塑性材料与搅拌针之间的间隙，同时可以对搅拌针1下方的塑性材料6施加一定的填充锻压力；
第四步，填充阶段，搅拌套2和搅拌针1互换运动方向，搅拌套2旋转向上，同时搅拌针1旋转向下挤压，将塑性材料6填充入搅拌套回抽形成的空腔内部；
第五步，结束阶段，当搅拌套2和搅拌针1运动回到同一水平面后，保持锻压0.5s-1.5s，搅拌套2和搅拌针1回撤至初始位置，焊接过程结束。
作为本实施例的优选项，夹紧套为圆环状，搅拌套为圆环状，搅拌针为圆柱体，所述焊接工件为焊接板。
作为本实施例的优选项，S5步骤中的锻压时间为0.5s-1.5s。
作为本实施例的优选项，S3步骤中的向下预填充的深度为
0.1mm-1mm，搅拌套原位旋转的时间为0.1s-1s。
参考图2，图2揭示了本发明某些实施例中，消除孔洞缺陷的预填充搅拌摩擦点焊方法步骤流程示意图。点焊方法包括如下步骤：
S1)、调零阶段：调整搅拌针和搅拌套下表面，使其与夹紧套的下表面位于同一水平面上，并将该位置设定为整个焊接过程的零点位置；
S2)、压入阶段：将搅拌针和搅拌套下表面接触，夹紧套固定不动，搅拌套向下旋转压入焊接工件内部，同时搅拌针旋转上升，使得搅拌套下方的塑性材料挤入搅拌针上升形成的空腔内部；
S3)、预填充阶段：搅拌套保持原位旋转，同时搅拌针旋转向下预填充一定深度，消除塑性材料与搅拌针之间的间隙，同时可以对搅拌针下方的塑性材料施加一定的填充锻压力；
S4)、填充阶段：搅拌套和搅拌针互换运动方向，搅拌套旋转回抽，同时搅拌针旋转向下挤压，将塑性材料填充入搅拌套回抽形成的空腔内部；
S5)、结束阶段：当搅拌套和搅拌针运动回到同一水平面后，保持一定的锻压时间，搅拌套和搅拌针回撤至初始位置，焊接过程结束。
上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。
Claims (4)
1.一种消除孔洞缺陷的预填充搅拌摩擦点焊方法，其特征在于：焊接工件叠加在一起，夹紧套夹装在搅拌套的外壁，搅拌套套装在搅拌针的外壁，夹紧套、搅拌套和搅拌针设在焊接工件的顶面；通过搅拌套和搅拌针的旋转和相对运动及其与焊接工件之间的摩擦进行的焊接，所述点焊方法包括如下步骤：
S1)、调零阶段：调整搅拌针和搅拌套下表面，使其与夹紧套的下表面位于同一水平面上，并将该位置设定为整个焊接过程的零点位置；S2)、压入阶段：将搅拌针和搅拌套下表面接触，夹紧套固定不动，搅拌套向下旋转压入焊接工件内部，同时搅拌针旋转上升，使得搅拌套下方的塑性材料挤入搅拌针上升形成的空腔内部；
S3)、预填充阶段：搅拌套保持原位旋转，同时搅拌针旋转向下预填充一定深度，消除塑性材料与搅拌针之间的间隙，同时可以对搅拌针下方的塑性材料施加一定的填充锻压力；
S4)、填充阶段：搅拌套和搅拌针互换运动方向，搅拌套旋转回抽，同时搅拌针旋转向下挤压，将塑性材料填充入搅拌套回抽形成的空腔内部；
S5)、结束阶段：当搅拌套和搅拌针运动回到同一水平面后，保持一定的锻压时间，搅拌套和搅拌针回撤至初始位置，焊接过程结束。
2.如权利要求1所述的一种消除孔洞缺陷的预填充搅拌摩擦点焊方法，其特征在于：所述夹紧套为圆环状，所述搅拌套为圆环状，所述搅拌针为圆柱体，所述焊接工件为焊接板。
3.如权利要求1所述的一种消除孔洞缺陷的预填充搅拌摩擦点焊方法，其特征在于：S5步骤中的锻压时间为0.5s-1.5s。
4.如权利要求1所述的一种消除孔洞缺陷的预填充搅拌摩擦点焊方法，其特征在于：S3步骤中的向下预填充的深度为0.1mm-1mm，搅拌套原位旋转的时间为0.1s-1s。
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