CN109317814A - 一种筒体焊缝的搅拌摩擦焊方法 - Google Patents

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张红恩
李宝增
林生军
谢美芳
庞亚娟
韩丽娟
乔会杰
苗晓军
华自强
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    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

本发明涉及焊接加工领域，具体涉及一种筒体焊缝的搅拌摩擦焊方法。本发明将用于加工筒体的板材对应两端处的一定宽度向同一方向分别弯折，使板材卷制成筒体时焊缝处构成一个平面，增大了搅拌摩擦焊装置与焊缝处的接触面积，解决了搅拌摩擦焊焊接筒体时效果较差的问题，使得焊接效果更好，筒体焊接更加牢固。同时本发明在焊接过程中在焊缝的两端设置有引导板，使焊接装置的钻孔器件移动到引导板上后再停止焊接，解决了搅拌摩擦焊最后会遗留焊接孔的问题。

Description

一种筒体焊缝的搅拌摩擦焊方法
技术领域
本发明涉及焊接加工领域，具体涉及一种筒体焊缝的搅拌摩擦焊方法。
背景技术
铝合金壳体焊接工艺目前主要采用熔焊，如等离子焊、TIG、MIG等焊接工艺，随着环保要求越来越高，亟待一种环保型焊接工艺取代现有工艺。搅拌摩擦焊作为一种压力焊，不存在烟尘、弧光、气体等污染，是较为环保的焊接方法。申请公布号为CN107052561A的专利申请文件公开了一种GIL/GIS母线壳体及其搅拌摩擦焊接工艺。
由于搅拌摩擦焊对焊缝平整度、焊缝间隙要求较高，因此搅拌摩擦焊主要用于板材的对接焊。当应用于筒体焊接时，由于筒体焊缝处表面平整度差，焊缝的间隙不均匀，且表面呈弧形，导致焊接装置与筒体表面的接触面较小，容易出现焊接不牢固，也容易在焊接处进入气泡，导致焊接效果进一步下降。
发明内容
本发明的目的是提供一种筒体焊缝的搅拌摩擦焊方法，用以解决搅拌摩擦焊应用于筒体焊接时接触面平整度差、接触面小导致焊接效果差的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种筒体焊缝的搅拌摩擦焊方法，包括以下步骤：
将卷筒上焊缝两侧的板材进行弯折，其中一侧的板材弯折第一设定宽度，另一侧的板材弯折第二设定宽度；两侧的弯折部分在焊缝处形成平面；
在焊缝处的平面上采用搅拌摩擦焊进行焊接；
对焊接后的筒体进行校圆处理。
本发明通过将板材对应两端弯折一定宽度，使板材卷制成筒体时焊缝处构成一个平面，搅拌摩擦焊装置在该平面上进行焊接，增大了搅拌摩擦焊装置与焊缝处的接触面积，接触面平整，使得焊接效果更好，筒体焊接更加牢固。
进一步的，所述第一设定宽度等于所述第二设定宽度。
第一设定宽度等于第二设定宽度使得焊缝位于平面的中间位置，板材两端的弯折部分宽度相同，便于加工。
进一步的，所述第一设定宽度和第二设定宽度均不小于板材厚度的设定倍数。
板材弯折部分如果太小会导致平面较窄，达不到增加接触面的效果，因此弯折宽度根据板材的厚度进行确定，便于加工也便于后期校圆环节。
进一步的，所述设定倍数为3倍。
经过试验选取，弯折部分的宽度为板材厚度的3倍使得平面的宽度适于搅拌摩擦焊，同时对筒体的整体结构影响不大。
进一步的，在焊缝处的平面上采用搅拌摩擦焊进行焊接的过程还包括：在焊缝的两端分别设置引导板，当搅拌摩擦焊的钻孔器件移动到所述引导板上后，焊接完成，去除所述引导板。
在焊缝的两端设置引导板，使得搅拌摩擦焊最后不会在焊缝上留下钻孔。
进一步的，所述引导板的宽度大于钻孔器件上钻头的直径。
搅拌摩擦焊在焊接过程中会在焊缝处进行钻孔，因此引导板的宽度大于钻头的直径，可以使搅拌摩擦焊焊接结束时停留在引导板上，不会在焊缝上留下钻孔。
附图说明
图1是本发明实施例中弯折后的板材卷制成圆筒时焊缝处构成的平面的示意图；
图2是本发明实施例中圆筒焊缝处的正视图；
附图中：1为平面；2为焊缝；3为筒体；L为弯折宽度；4为引导板；5和6分别为弯折部分的折痕。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
本发明的焊接方法适用于多个领域中的圆筒筒体焊接，下面以GIS壳体制造领域的圆筒焊接为例对本发明的方法进行详细说明。
GIS壳体的材质一般为铝合金，根据需要获取平整的板材，现有的方法是将板材卷制成圆筒，对圆筒的连接处进行焊接。本发明为了解决搅拌摩擦焊对圆筒进行焊接时焊接效果差的问题，在板材卷制前将板材对应两端处的一定宽度向同一方向分别进行弯折，这里的宽度可以根据焊接装置的尺寸和板材的厚度决定。
由于提前对板材两端进行了弯折，因此板材卷制成圆筒时，在连接处(即焊缝处)会形成一个平面，该平面由板材上弯折的两部分组成。对圆筒筒体连接处(即焊缝处)进行点焊固定。点焊固定是指在焊缝处采用现有的任意一种焊接方式(如等离子焊、TIG、MIG等焊接工艺)间隔一定距离焊接一点，使得焊缝处暂时连接起来，不会分开。
然后将搅拌摩擦焊的摩擦装置放置在焊缝处的平面上，开始搅拌摩擦焊直至整个焊缝完成焊接。搅拌摩擦焊的装置结构、摩擦原理和运行过程属于现有技术，这里不再叙述。
下面给出一个具体的实施例。
如图1所示，为两端弯折后的板材卷制成圆筒后的结构示意图，1为平面；2为焊缝；3为筒体；L为弯折宽度；可以看出板材一端的折弯部分与另一端的折弯部分组成平面1，焊缝2位于平面1的中间，折弯部分的宽度均为L，即焊缝2处整个平面1的宽度为2L。
需要说明的是，在其他实施例中，由于板材两端弯折宽度的取值发生变化，会导致板材卷制成筒体时，除去焊缝处的平面，其他部分的板材组成的筒体形状会与图1中所示不同，但只要保证焊缝处形成一个完整的平面即可，对于圆筒的形状不符合要求这一问题可以由最后一步的校圆过程解决。
弯折后的板材卷制成圆筒的筒体3，对焊缝2处进行点焊进行初步固定，然后将搅拌摩擦焊的摩擦装置放置在焊缝2处的平面1上，进行焊接直至焊接完成。
焊接完成后，由于板材两端有弯折，因此需要对焊接完成的筒体3进行校圆过程，以满足对筒体形状的实际需求。对于筒体3的校圆过程属于现有技术，这里不再赘述。
考虑到搅拌摩擦焊在焊接时会在焊缝2处钻孔，在焊接移动过程中钻孔逐渐被焊接填平，但是最后焊接停止时会在焊缝2的末端留下一个焊接孔，因此对于上述实施例可以作进一步的改进，如图2所示，4为引导板；5和6分别为弯折部分的折痕。在进行搅拌摩擦焊时，在焊缝2的两端分别设置引导板4，该引导板4可以采用点焊或其他固定方式与筒体3连接，搅拌摩擦焊沿着焊缝2进行焊接，当焊接到焊缝2的末端时不停止，继续进行焊接，直至焊接装置上的钻孔器件移动到引导板4上后再停止焊接，这样焊接孔会留在引导板4上，最后去掉引导板4即可。
上述实施例应用于圆筒的筒体焊接过程，需要说明的是，对于本领域的技术人员来说，将本发明的方法应用于圆柱型筒体或其他相近形状筒体的焊接过程是很容易想到的，因为圆柱型筒体与圆型筒体的表面接近，均为弧形，因此将本发明的方法应用于圆柱型筒体的焊接也属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种筒体焊缝的搅拌摩擦焊方法，其特征在于，包括以下步骤：
将卷筒上焊缝两侧的板材进行弯折，其中一侧的板材弯折第一设定宽度，另一侧的板材弯折第二设定宽度；两侧的弯折部分在焊缝处形成平面；
在焊缝处的平面上采用搅拌摩擦焊进行焊接；
对焊接后的筒体进行校圆处理。
2.根据权利要求1所述的筒体焊缝的搅拌摩擦焊方法，其特征在于，所述第一设定宽度等于所述第二设定宽度。
3.根据权利要求1或2所述的筒体焊缝的搅拌摩擦焊方法，其特征在于，所述第一设定宽度和第二设定宽度均不小于板材厚度的设定倍数。
4.根据权利要求3所述的筒体焊缝的搅拌摩擦焊方法，其特征在于，所述设定倍数为3倍。
5.根据权利要求1、2或4所述的筒体焊缝的搅拌摩擦焊方法，其特征在于，在焊缝处的平面上采用搅拌摩擦焊进行焊接的过程还包括：
在焊缝的两端分别设置引导板，当搅拌摩擦焊的钻孔器件移动到所述引导板上后，焊接完成，去除所述引导板。
6.根据权利要求5所述的筒体焊缝的搅拌摩擦焊方法，其特征在于，所述引导板的宽度大于钻孔器件上钻头的直径。
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