CN111112824A - 异质金属搅拌摩擦焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种异质金属搅拌摩擦焊接方法，按以下步骤进行：对高熔点的第一金属板和低熔点的第二金属板进行清洗，去除表面的杂质和油污，然后烘干，进行焊接时第一金属板和第二金属板的抵靠处形成待焊接缝，将第二金属板置于预热头的下端面，搅拌针伸入待焊接缝，使预热头和搅拌针沿待焊接缝旋转移动，且预热头在前、搅拌针在后，所述预热头先对靠近所述待焊接缝的所述第二金属板进行预热，再由所述搅拌针沿所述待焊接缝对所述第一金属板和所述第二金属板进行搅拌摩擦焊接；在焊接结束以后，对第一金属板和第二金属板进行冷却降温。采用本发明，能对异质金属进行焊接，同时还能保证焊缝的强度和韧性。

Description

异质金属搅拌摩擦焊接方法
技术领域
本发明涉及一种异质金属的焊接方法，具体涉及一种异质金属搅拌摩擦焊接方法。
背景技术
搅拌摩擦焊是指利用高速旋转的焊具与工件摩擦产生的热量使被焊材料局部熔化，当焊具沿着焊接界面向前移动时，被塑性化的材料在焊具的转动摩擦力作用下由焊具的前部流向后部，并在焊具的挤压下形成致密的固相焊缝。
不同材质的金属由于熔点不同，在采用搅拌摩擦焊连接时，熔点较低的金属在搅拌摩擦时会先软化，而熔点较高的金属还没有达到软化所需要的温度，不能直接焊接。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种对不同材质的金属进行焊接的方法，并保证焊缝的强度和韧性。
其技术方案如下：
一种异质金属搅拌摩擦焊接方法，其特征在于按以下步骤进行：
步骤一、清洗：对高熔点的第一金属板和低熔点的第二金属板进行清洗，去除所述第一金属板和所述第二金属板表面的杂质和油污；
步骤二、烘干：对所述第一金属板和所述第二金属板进行烘干；
步骤三、焊接：将所述第一金属板和所述第二金属板平铺在同一水平高度并抵紧，所述第一金属板和所述第二金属板的抵靠处形成待焊接缝，将所述第一金属板和所述第二金属板水平放置在焊接装置的正下方，所述焊接装置包括外壳体和两个旋转部，两个所述旋转部均安装在所述外壳体内，所述旋转部包括旋转轴，所述旋转轴竖向设置，一个所述旋转轴的下端安装有预热头，另一个所述旋转轴的下端安装有搅拌针；
将所述第二金属板置于预热头的下端面，所述预热头靠近所述待焊接缝，所述搅拌针伸入所述待焊接缝，分别驱动所述旋转轴旋转，从而带动所述预热头和所述搅拌针转动，使所述预热头和所述搅拌针沿待焊接缝移动，且所述预热头在前、所述搅拌针在后，所述预热头先对靠近所述待焊接缝的所述第二金属板进行预热，再由所述搅拌针沿所述待焊接缝对所述第一金属板和所述第二金属板进行搅拌摩擦焊接；
步骤四、冷却：在焊接结束以后，对所述第一金属板和所述第二金属板进行冷却降温。
采用以上方案的效果：在焊接时先由预热头的下端面对熔点较高的金属上表面摩擦提高温度，再将搅拌针伸入不同材质的金属板接缝中，摩擦座的下端面与不同材质的金属板抵紧并摩擦生热，使不同材质的金属板接缝处软化，搅拌头高速旋转对不同材质的金属板的接缝进行搅拌摩擦完成焊接。
所述搅拌针包括摩擦座和搅拌头，所述摩擦座呈圆柱状，所述摩擦座竖向设置，所述搅拌头安装在所述摩擦座的下表面中心；
所述摩擦座的下端面分别与所述第一金属板和所述第二金属板的上表面抵紧，所述搅拌头伸入所述待焊接缝。
所述外壳体呈空心结构，所述外壳体底部贯穿有两个旋转孔，所述旋转孔与所述旋转轴一一对应，所述旋转轴的下端伸入对应的所述旋转孔内，所述预热头与所述搅拌针均伸出所述旋转孔；
所述外壳体安装在动力装置上，所述动力装置的下方设有一个竖向设置的安装支架，所述动力装置安装在所述安装支架的上端；
所述动力装置包括连接壳体和两个动力模块，所述动力模块均安装在所述连接壳体的外壁，所述动力模块的输出轴伸入所述连接壳体内，所述连接壳体与所述外壳体接通，所述连接壳体固定在所述安装支架的上端；
所述动力模块与所述旋转轴一一对应，所述动力模块的输出轴与对应的所述旋转轴传动连接，一个所述旋转轴的下端安装有预热头，另一个所述旋转轴的下端安装有搅拌针，所述预热头与所述搅拌针均伸出所述旋转孔。
所述外壳体包括上壳体和下壳体，所述上壳体位于所述下壳体的正上方，所述上壳体与所述下壳体相互扣合，所述旋转轴的上端通过一号轴承安装在所述上壳体的内壁上，所述旋转轴的下端通过二号轴承安装在所述旋转孔内，所述旋转孔位于所述下壳体上；
所述外壳体上贯穿有连接通道。
所述连接壳体包括上连接壳体和下连接壳体，所述上安装壳体位于所述下安装壳体的正上方，所述上安装壳体与所述下安装壳体相互扣合，所述动力模块安装在所述上安装壳体的外壁，所述动力模块的输出轴贯穿所述上安装壳体，所述下连接壳体固定在所述安装支架的上端；
所述连接壳体上贯穿有对接通道，所述连接通道与所述对接通道接通；
所述旋转部还包括一号皮带轮，所述一号皮带轮固套在对应的所述旋转轴上，所述动力模块包括减速电机和二号皮带轮，所述减速电机的壳体固定在所述上连接壳体的外壁，所述减速电机的输出轴贯穿所述上连接壳体，所述减速电机的输出轴竖向伸入所述上安装壳体，所述二号皮带轮固套在对应的所述减速电机的输出轴上；
所述一号皮带轮与所述二号皮带轮一一对应，所述一号皮带轮与对应的所述二号皮带轮套设有连接皮带。
所述下壳体的下部外壁上还设有一号盲孔和二号盲孔，所述一号盲孔与一个所述旋转孔接通，所述二号盲孔与另一个所述旋转孔接通；
所述摩擦座与所述一号盲孔相匹配，所述摩擦座的上部伸入所述一号盲孔，所述旋转轴的下端设有螺纹，所述焊接座的上端面设有一号螺孔，所述焊接座通过所述一号螺孔与对应的所述旋转轴螺纹连接；
所述预热头与所述二号盲孔相匹配，所述预热头的上部伸入所述二号盲孔，所述预热杆的上端面设有二号螺孔，所述预热杆通过所述二号螺孔与对应的所述旋转轴螺纹连接。
所述外壳体上贯穿有连接通道。
所述上壳体和所述下壳体之间通过法兰连接，所述上连接壳体和所述下连接壳体之间通过法兰连接。
有益效果：本发明在焊接时先由预热头的下端面对熔点较高的金属上表面摩擦提高温度，再将搅拌针伸入不同材质的金属板接缝中，摩擦座的下端面与不同材质的金属板抵紧并摩擦生热，使不同材质的金属板接缝处软化，搅拌头高速旋转对不同材质的金属板的接缝进行搅拌摩擦完成焊接，并保证焊缝的强度和韧性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为焊接装置和动力装置的剖面示意图；
图3为焊接装置的结构示意图；
图4为图3的俯视图；
图5为图4的A-A剖视图；
图6为图4的B-B剖视图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
如图1到图6所示，一种异质金属搅拌摩擦焊接方法，其特征在于按以下步骤进行：
步骤一、清洗：对高熔点的第一金属板20和低熔点的第二金属板21进行清洗，去除所述第一金属板20和所述第二金属板21表面的杂质和油污；
步骤二、烘干：对所述第一金属板20和所述第二金属板21进行烘干；
步骤三、焊接：将所述第一金属板20和所述第二金属板21平铺在同一水平高度并抵紧，所述第一金属板20和所述第二金属板21的抵靠处形成待焊接缝h，将所述第一金属板20和所述第二金属板21水平放置在焊接装置的正下方，所述焊接装置包括外壳体1和两个旋转部，两个所述旋转部均安装在所述外壳体1内，所述旋转部包括旋转轴2，所述旋转轴2竖向设置，一个所述旋转轴2的下端安装有预热头5，另一个所述旋转轴2的下端安装有搅拌针7；
将所述第二金属板21置于预热头5的下端面，所述预热头5靠近所述待焊接缝h，所述搅拌针7伸入所述待焊接缝h，分别驱动所述旋转轴2旋转，从而带动所述预热头5和所述搅拌针7转动，使所述预热头5和所述搅拌针7 沿待焊接缝h移动，且所述预热头5在前、所述搅拌针7在后，所述预热头5 先对靠近所述待焊接缝h的所述第二金属板21进行预热，再由所述搅拌针7 沿所述待焊接缝h对所述第一金属板20和所述第二金属板21进行搅拌摩擦焊接；
步骤四、冷却：在焊接结束以后，对所述第一金属板20和所述第二金属板21进行冷却降温。
其中：
所述搅拌针7包括摩擦座8和搅拌头9，所述摩擦座8呈圆柱状，所述摩擦座8竖向设置，所述搅拌头9安装在所述摩擦座8的下表面中心；
所述摩擦座8的下端面分别与所述第一金属板20和所述第二金属板21 的上表面抵紧，所述搅拌头9伸入所述待焊接缝h。
所述外壳体1呈空心结构，所述外壳体1底部贯穿有两个旋转孔，所述旋转孔与所述旋转轴2一一对应，所述旋转轴2的下端伸入对应的所述旋转孔内，所述预热头5与所述搅拌针7均伸出所述旋转孔；
所述外壳体1安装在动力装置上，所述动力装置的下方设有一个竖向设置的安装支架12，所述动力装置安装在所述安装支架12的上端；
所述动力装置包括连接壳体13和两个动力模块，所述动力模块均安装在所述连接壳体13的外壁，所述动力模块的输出轴伸入所述连接壳体13内，所述连接壳体13与所述外壳体1接通，所述连接壳体13固定在所述安装支架12的上端；
所述动力模块与所述旋转轴2一一对应，所述动力模块的输出轴与对应的所述旋转轴2传动连接，一个所述旋转轴2的下端安装有预热头5，另一个所述旋转轴2的下端安装有搅拌针7，所述预热头5与所述搅拌针7均伸出所述旋转孔。
所述外壳体1包括上壳体3和下壳体4，所述上壳体3位于所述下壳体4 的正上方，所述上壳体3与所述下壳体4相互扣合，所述旋转轴2的上端通过一号轴承安装在所述上壳体3的内壁上，所述旋转轴2的下端通过二号轴承安装在所述旋转孔内，所述旋转孔位于所述下壳体4上；
所述外壳体1上贯穿有连接通道。
所述连接壳体13包括上连接壳体14和下连接壳体15，所述上安装壳体 14位于所述下安装壳体15的正上方，所述上安装壳体14与所述下安装壳体 15相互扣合，所述动力模块安装在所述上安装壳体14的外壁，所述动力模块的输出轴贯穿所述上安装壳体14，所述下连接壳体15固定在所述安装支架12的上端；
所述连接壳体13上贯穿有对接通道，所述连接通道与所述对接通道接通；
所述旋转部还包括一号皮带轮11，所述一号皮带轮11固套在对应的所述旋转轴2上，所述动力模块包括减速电机16和二号皮带轮17，所述减速电机 16的壳体固定在所述上连接壳体14的外壁，所述减速电机16的输出轴贯穿所述上连接壳体14，所述减速电机16的输出轴竖向伸入所述上安装壳体14，所述二号皮带轮17固套在对应的所述减速电机16的输出轴上；
所述一号皮带轮11与所述二号皮带轮17一一对应，所述一号皮带轮11 与对应的所述二号皮带轮17套设有连接皮带。
所述下壳体4的下部外壁上还设有一号盲孔和二号盲孔，所述一号盲孔与一个所述旋转孔接通，所述二号盲孔与另一个所述旋转孔接通；
所述摩擦座8与所述一号盲孔相匹配，所述摩擦座8的上部伸入所述一号盲孔，所述旋转轴2的下端设有螺纹，所述焊接座8的上端面设有一号螺孔，所述焊接座8通过所述一号螺孔与对应的所述旋转轴2螺纹连接；
所述预热头5与所述二号盲孔相匹配，所述预热头5的上部伸入所述二号盲孔，所述预热杆4的上端面设有二号螺孔，所述预热杆4通过所述二号螺孔与对应的所述旋转轴2螺纹连接。
所述外壳体1上贯穿有连接通道。
所述上壳体3和所述下壳体4之间通过法兰连接，所述上连接壳体14和所述下连接壳体15之间通过法兰连接。
所述预热头5的下端面与所述摩擦座8的下端面平齐。
最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种异质金属搅拌摩擦焊接方法，其特征在于按以下步骤进行：
步骤一、清洗：对高熔点的第一金属板(20)和低熔点的第二金属板(21)进行清洗，去除所述第一金属板(20)和所述第二金属板(21)表面的杂质和油污；
步骤二、烘干：对所述第一金属板(20)和所述第二金属板(21)进行烘干；
步骤三、焊接：将所述第一金属板(20)和所述第二金属板(21)平铺在同一水平高度并抵紧，所述第一金属板(20)和所述第二金属板(21)的抵靠处形成待焊接缝(h)，将所述第一金属板(20)和所述第二金属板(21)水平放置在焊接装置的正下方，所述焊接装置包括外壳体(1)和两个旋转部，两个所述旋转部均安装在所述外壳体(1)内，所述旋转部包括旋转轴(2)，所述旋转轴(2)竖向设置，一个所述旋转轴(2)的下端安装有预热头(5)，另一个所述旋转轴(2)的下端安装有搅拌针(7)；
将所述第二金属板(21)置于预热头(5)的下端面，所述预热头(5)靠近所述待焊接缝(h)，所述搅拌针(7)伸入所述待焊接缝(h)，分别驱动所述旋转轴(2)旋转，从而带动所述预热头(5)和所述搅拌针(7)转动，使所述预热头(5)和所述搅拌针(7)沿待焊接缝(h)移动，且所述预热头(5)在前、所述搅拌针(7)在后，所述预热头(5)先对靠近所述待焊接缝(h)的所述第二金属板(21)进行预热，再由所述搅拌针(7)沿所述待焊接缝(h)对所述第一金属板(20)和所述第二金属板(21)进行搅拌摩擦焊接；
步骤四、冷却：在焊接结束以后，对所述第一金属板(20)和所述第二金属板(21)进行冷却降温。
2.根据权利要求1所述的异质金属搅拌摩擦焊接方法，其特征在于：所述搅拌针(7)包括摩擦座(8)和搅拌头(9)，所述摩擦座(8)呈圆柱状，所述摩擦座(8)竖向设置，所述搅拌头(9)安装在所述摩擦座(8)的下表面中心；
所述摩擦座(8)的下端面分别与所述第一金属板(20)和所述第二金属板(21)的上表面抵紧，所述搅拌头(9)伸入所述待焊接缝(h)。
3.根据权利要求2所述的异质金属搅拌摩擦焊接方法，其特征在于：所述外壳体(1)呈空心结构，所述外壳体(1)底部贯穿有两个旋转孔，所述旋转孔与所述旋转轴(2)一一对应，所述旋转轴(2)的下端伸入对应的所述旋转孔内，所述预热头(5)与所述搅拌针(7)均伸出所述旋转孔；
所述外壳体(1)安装在动力装置上，所述动力装置的下方设有一个竖向设置的安装支架(12)，所述动力装置安装在所述安装支架(12)的上端；
所述动力装置包括连接壳体(13)和两个动力模块，所述动力模块均安装在所述连接壳体(13)的外壁，所述动力模块的输出轴伸入所述连接壳体(13)内，所述连接壳体(13)与所述外壳体(1)接通，所述连接壳体(13)固定在所述安装支架(12)的上端；
所述动力模块与所述旋转轴(2)一一对应，所述动力模块的输出轴与对应的所述旋转轴(2)传动连接，一个所述旋转轴(2)的下端安装有预热头(5)，另一个所述旋转轴(2)的下端安装有搅拌针(7)，所述预热头(5)与所述搅拌针(7)均伸出所述旋转孔。
4.根据权利要求3所述的异质金属搅拌摩擦焊接方法，其特征在于：所述外壳体(1)包括上壳体(3)和下壳体(4)，所述上壳体(3)位于所述下壳体(4)的正上方，所述上壳体(3)与所述下壳体(4)相互扣合，所述旋转轴(2)的上端通过一号轴承安装在所述上壳体(3)的内壁上，所述旋转轴(2)的下端通过二号轴承安装在所述旋转孔内，所述旋转孔位于所述下壳体(4)上；
所述外壳体(1)上贯穿有连接通道。
5.根据权利要求4所述的异质金属搅拌摩擦焊接方法，其特征在于：所述连接壳体(13)包括上连接壳体(14)和下连接壳体(15)，所述上安装壳体(14)位于所述下安装壳体(15)的正上方，所述上安装壳体(14)与所述下安装壳体(15)相互扣合，所述动力模块安装在所述上安装壳体(14)的外壁，所述动力模块的输出轴贯穿所述上安装壳体(14)，所述下连接壳体(15)固定在所述安装支架(12)的上端；
所述连接壳体(13)上贯穿有对接通道，所述连接通道与所述对接通道接通；
所述旋转部还包括一号皮带轮(11)，所述一号皮带轮(11)固套在对应的所述旋转轴(2)上，所述动力模块包括减速电机(16)和二号皮带轮(17)，所述减速电机(16)的壳体固定在所述上连接壳体(14)的外壁，所述减速电机(16)的输出轴贯穿所述上连接壳体(14)，所述减速电机(16)的输出轴竖向伸入所述上安装壳体(14)，所述二号皮带轮(17)固套在对应的所述减速电机(16)的输出轴上；
所述一号皮带轮(11)与所述二号皮带轮(17)一一对应，所述一号皮带轮(11)与对应的所述二号皮带轮(17)套设有连接皮带。
6.根据权利要求5所述的异质金属搅拌摩擦焊接方法，其特征在于：所述下壳体(4)的下部外壁上还设有一号盲孔和二号盲孔，所述一号盲孔与一个所述旋转孔接通，所述二号盲孔与另一个所述旋转孔接通；
所述摩擦座(8)与所述一号盲孔相匹配，所述摩擦座(8)的上部伸入所述一号盲孔，所述旋转轴(2)的下端设有螺纹，所述焊接座(8)的上端面设有一号螺孔，所述焊接座(8)通过所述一号螺孔与对应的所述旋转轴(2)螺纹连接；
所述预热头(5)与所述二号盲孔相匹配，所述预热头(5)的上部伸入所述二号盲孔，所述预热杆(4)的上端面设有二号螺孔，所述预热杆(4)通过所述二号螺孔与对应的所述旋转轴(2)螺纹连接。
7.根据权利要求6所述的异质金属搅拌摩擦焊接方法，其特征在于：所述外壳体(1)上贯穿有连接通道。
8.根据权利要求7所述的异质金属搅拌摩擦焊接方法，其特征在于：所述上壳体(3)和所述下壳体(4)之间通过法兰连接，所述上连接壳体(14)和所述下连接壳体(15)之间通过法兰连接。
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