CN109514073A - 一种等强补焊方法 - Google Patents

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刘永坡
石璟
贺飞飞
李光耀
贺达龙
邹敏
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Abstract

本发明公开了一种等强补焊方法，包括以下步骤：A、对补焊区域做焊前清理，依据补焊区域的板厚，将搅拌轴针伸出轴肩至合适的位置，控制搅拌头轴线与待补焊区域的法线重合，准备实施补焊；B、对于工件进行零倾角搅拌摩擦补焊；所述轴肩为工作端口为外凸结构，所述搅拌轴针的工作截面由直线段组成。本发明适用于铝(镁)合金在搅拌摩擦焊接过程中隧道、犁沟等缺陷，或因挖排等操作造成的材料缺失型缺陷的修复。在完成对缺陷区域进行补焊后，可继续沿焊接方向前进，并将搅拌头以一定的速度缩回至轴肩内，从而避免在焊缝上留下“匙孔”。

Description

一种等强补焊方法
技术领域
本发明涉及一种搅拌摩擦焊接方法，特别涉及一种采用回抽式搅拌摩擦焊技术的焊接方法。
背景技术
搅拌摩擦焊接技术是上世纪90年代在英国焊接技术研究所(TWI)诞生的固相连接技术，其焊接过程无弧光、烟尘，无需气体保护和金属填充，是一种典型的新型绿色焊接技术。与传统熔焊方法相比，其焊缝具有接头强度高，不易产生热裂纹、气孔等缺陷，焊接变形小、残余应力低等优点。特别是该技术在针对铝合金焊接时表现出的独到优势，使得其在航空航天、汽车、船舶、轨道交通车辆等领域的各类铝合金结构件制造方面得到了广泛地应用。
但是，在工程化的应用过程当中，焊接缺陷的出现是不可避免的，且具有一定的随机性，而因关键部位的单个缺陷导致整个零部件报废往往会造成巨大的损失。因此，工业界对搅拌摩擦焊接的缺陷修补问题进行了广泛的研究。
搅拌摩擦焊接的缺陷形式可简单分为表面成型缺陷、材料缺失性缺陷和强度削弱类缺陷三大类。其中表面成型缺陷主要包括飞边毛刺、鱼鳞纹、焊缝起皮等；材料缺失性缺陷主要包括孔洞、隧道、犁沟等；而强度削弱类缺陷主要有根部未焊透、S形线、及异物夹杂等。
目前，通常利用固定轴肩式搅拌头(也称传统搅拌头)进行补焊，由于其结构特点，需要特定的焊接工艺(也称倾斜搅拌焊接工艺)来配合完成补焊工作。在补焊过程中，容易形成飞边，造成焊缝变薄，从而会对焊缝抗破坏能力造成一定的削弱；另一方面，焊缝中出现的缺陷的位置和大小存在随机性，不一定整条焊缝都存在缺陷。因此，为了避免“匙孔”对焊缝的影响，其补焊工作需要对整个焊缝从头至尾重新焊接一边，当焊缝长度较长，但缺陷只出现在很小的局部范围时，该方法会造成补焊成本的大幅上升。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种等强补焊方法。
为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：
一种等强补焊方法，包括以下步骤：
A、对补焊区域做焊前清理，依据补焊区域的板厚，将搅拌轴针伸出轴肩至合适的位置，控制搅拌头轴线与待补焊区域的法线重合，准备实施补焊；
B、对于工件进行零倾角搅拌摩擦补焊；
所述轴肩为工作端口为外凸结构，所述搅拌轴针的工作截面由直线段组成。
作为优选方式，所述步骤B中，对补焊后的焊缝进行简单抛光，以去除鱼鳞纹。
作为优选方式，所述步骤A中，搅拌头的旋转速度:600-1000rpm，进给速度120-300rpm,搅拌头轴肩下压量0mm。。
本发明适用于铝(镁)合金在搅拌摩擦焊接过程中隧道、犁沟等缺陷，或因挖排等操作造成的材料缺失型缺陷的修复。在完成对缺陷区域进行补焊后，可继续沿焊接方向前进，并将搅拌头以一定的速度缩回至轴肩内，从而避免在焊缝上留下“匙孔”。
本发明具有以下优点：
1)补焊过程无需额外添加材料，也无需特定的补焊工装，适合在任何可实施搅拌焊的条件下进行补焊，操作方便；
2)补焊后的焊缝表面无“匙孔”，接头强度较原始焊缝强度相当，即可实现等强度补焊；
3)补焊搅拌头沿焊缝表面法线方向扎入焊缝内，因无需控制搅拌头倾角，简化了补焊的控制与操作难度；
4)因补焊过程中产生的飞边可忽略不计，因此不会因补焊而造成原有焊缝的减薄。
附图说明
图1是搅拌头结构示意图图。
图2是搅拌头轴针工作截面结构示意图。
图3是搅拌头轴肩结构示意图。
附图中：1为搅拌头轴针，2为搅拌头轴肩。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例：
针对实施焊接的材料特性及几何特征，选择合适的搅拌头和焊接工艺参数。按照专利号为ZL201510892712.3的《一种基于双道偏置焊接的搅拌摩擦焊接方法》进行零倾角搅拌摩擦焊接，总体通过两步来实施补焊。第一步，依据需要实施补焊的材料特点和几何结构特征，依照正常焊接的条件，选择适合的搅拌头和搅拌摩擦焊接工艺参数；第二步，依据补焊区域的板厚，将搅拌轴针伸出轴肩至合适的位置，选择正确的搅拌头转速与进给速度，并保持搅拌头轴线与待补焊区域的法线重合，实施补焊；第三步，待搅拌头驶出存在缺陷的区域完成补焊后继续保持前进。搅拌头的旋转速度:600-1000rpm，进给速度120-300rpm,搅拌头轴肩下压量0mm。通过上述三步，最终完成对材料缺失区域的补焊。焊后对焊缝上的鱼鳞纹进行适当处理，以实现焊缝的一致及美观。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (3)

1.一种等强补焊方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、对补焊区域做焊前清理，依据补焊区域的板厚，将搅拌轴针伸出轴肩至合适的位置，控制搅拌头轴线与待补焊区域的法线重合，准备实施补焊；
B、对于工件进行零倾角搅拌摩擦补焊；
所述轴肩为工作端口为外凸结构，所述搅拌轴针的工作截面由直线段组成。
2.根据权利要求1所述的一种等强补焊方法，其特征在于：所述步骤B中，对补焊后的焊缝进行简单抛光，以去除鱼鳞纹。
3.根据权利要求1所述的一种等强补焊方法，其特征在于：所述步骤A中，搅拌头的旋转速度:600-1000rpm，进给速度120-300rpm,搅拌头轴肩下压量0mm。
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