CN111531267A - 一种环缝无匙孔双轴肩搅拌摩擦焊方法 - Google Patents

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赵慧慧
窦超
汤化伟
夏佩云
徐奎
马子奇
王志国
董吉义
张聃
李丹
王捷
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Abstract

本发明实施例提供了一种环缝无匙孔双轴肩搅拌摩擦焊方法，包括步骤：步骤1：下轴肩与搅拌针分离，搅拌针伸出上轴肩；步骤2：搅拌针与上轴肩作为整体，同步旋转并扎入被焊材料，直至上轴肩压入被焊材料，原位旋转停留；步骤3：在搅拌针伸出被焊材料部分安装下轴肩并固定；步骤4：安装好的搅拌针、上轴肩、下轴肩组成搅拌头，搅拌头各组成以相同的旋转速度向前移动，完成被焊板材的连接，焊接完成后，搅拌头原位旋转并停留；步骤5：从被焊材料背部拆卸下轴肩，搅拌针回抽至被焊材料内部，同时在背部安装焊接垫板；步骤6：搅拌针与上轴肩继续前进的同时开始度回抽搅拌针，直至搅拌针全部回抽至上轴肩内部，搅拌针与上轴肩一起拔出。

Description

一种环缝无匙孔双轴肩搅拌摩擦焊方法
技术领域
本发明属于焊接技术领域，涉及一种环缝无匙孔双轴肩搅拌摩擦焊方法。
背景技术
搅拌摩擦焊是一种新型的固相连接技术，其原理在于被焊材料在搅拌头的高速旋转摩擦产热和轴向挤压的共同作用下塑性流动、对接面被打碎而形成的一种固相连接。
双轴肩搅拌摩擦焊主要为解决传统搅拌摩擦焊背部未焊透的问题，且双轴肩搅拌摩擦焊无需背部支撑，极大地解放了搅拌摩擦焊的结构限制，但双轴肩焊接后匙孔问题难以解决，特别是在焊接环缝结构时，往往还需要采用其它方法进行匙孔的填补，限制了双轴肩搅拌摩擦焊技术在环缝结构的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环缝无匙孔双轴肩搅拌摩擦焊方法，其特征在于，包括上轴肩1，搅拌针2，下轴肩3，被焊材料4，焊接垫板5，所述方法包括步骤：
步骤1：下轴肩与搅拌针分离，搅拌针伸出上轴肩；
步骤2：搅拌针与上轴肩作为整体，同步旋转并扎入被焊材料，直至上轴肩压入被焊材料，原位旋转停留；
步骤3：在搅拌针伸出被焊材料部分安装下轴肩并固定；
步骤4：安装好的搅拌工具(由搅拌针、上轴肩及下轴肩组成)以相同的旋转速度向前移动，完成被焊板材的连接，焊接完成后，搅拌头原位旋转并停留；
步骤5：从被焊材料背部拆卸下轴肩，搅拌针回抽至被焊材料内部，同时在背部安装焊接垫板；
步骤6：搅拌针与上轴肩继续前进的同时开始度回抽搅拌针，直至搅拌针全部回抽至上轴肩内部，搅拌针与上轴肩一起拔出。
优选地，所述方法用于大直径环缝结构的双轴肩搅拌摩擦焊接。
优选地，所述大直径的范围包括：Φ0.5m～Φ10m。
优选地，所述步骤1中，搅拌针伸出上轴肩长度为被焊材料厚度加下轴肩的安装尺寸。
优选地，所述步骤2中，搅拌针与上轴肩作为整体，同步旋转并扎入被焊材料，直至上轴肩压入被焊材料0.1mm至0.2mm。
优选地，所述步骤3中，在搅拌针伸出被焊材料部分5mm至20mm。
优选地，所述步骤5中，搅拌针回抽至被焊材料内部0.1mm至0.2mm。
优选地，所述步骤6中，搅拌针与上轴肩继续前进的同时开始以0.5mm/min至3mm/min的速度回抽搅拌针，直至搅拌针全部回抽至上轴肩内部0.1mm至0.2mm，搅拌针与上轴肩一起拔出。
本发明提供的一种环缝无匙孔双轴肩搅拌摩擦焊方法，与现有技术相比，其优点在于：
1、通过下轴肩的灵活安装和拆卸，在搅拌针扎入后安装下轴肩完成双轴肩的焊接，再拆卸下轴肩后回抽搅拌针，焊后可实现焊缝无匙孔。
2、回抽搅拌针的双轴肩结构能够提高双轴肩对焊接厚度的适应性，通过搅拌针的收缩和伸出满足不同厚度材料的焊接。
3、本发明提出的环缝无匙孔双轴肩搅拌摩擦焊方法具备操作简单，适应性强等特点。
附图说明
图1为本发明实施例的焊接初始阶段示意图；
图2为本发明实施例的焊接压入阶段示意图；
图3为本发明实施例的安装下轴肩示意图；
图4为本发明实施例的拆卸下轴肩示意图；
图5为本发明实施例的回抽搅拌针至被焊材料内部，并安装垫板示意图；
图6为本发明实施例的回抽搅拌针至轴肩内部示意图；
图7为本发明实施例的搅拌针与轴肩一起拔出示意图。
附图说明：1为上轴肩，2为搅拌针，3为下轴肩，4为被焊材料，5为焊接垫板。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-7所示,本实施例提供的一种环缝无匙孔双轴肩搅拌摩擦焊方法,包括上轴肩1，搅拌针2，下轴肩3，被焊材料4，焊接垫板5，所述方法包括步骤：
步骤1：下轴肩与搅拌针分离，搅拌针伸出上轴肩；
步骤2：搅拌针与上轴肩作为整体，同步旋转并扎入被焊材料，直至上轴肩压入被焊材料，原位旋转停留；
步骤3：在搅拌针伸出被焊材料部分安装下轴肩并固定；
步骤4：安装好的搅拌头(由搅拌针、上轴肩及下轴肩组成)以相同的旋转速度向前移动，完成被焊板材的连接，焊接完成后，搅拌头原位旋转并停留；
步骤5：从被焊材料背部拆卸下轴肩，搅拌针回抽至被焊材料内部，同时在背部安装焊接垫板；
步骤6：搅拌针与上轴肩继续前进的同时开始度回抽搅拌针，直至搅拌针全部回抽至上轴肩内部，搅拌针与上轴肩一起拔出。
根据本发明的一个实施例，所述大直径环缝为：Φ3.8m贮箱环缝。
根据本发明的一个实施例，下轴肩3与搅拌针2分离，搅拌针2伸出上轴肩1一定长度，伸出长度为被焊材料4厚度加下轴肩的安装尺寸，同时将下轴肩3预置在焊缝背部；
根据本发明的一个实施例，搅拌针2与上轴肩1整体同步旋转并扎入被焊材料，直至上轴肩1压入被焊材料0.1mm-0.2mm；
根据本发明的一个实施例，在搅拌针2穿过被焊材料后，继续伸出并扎入下轴肩3，直至伸出被焊材料5mm-20mm，固定下轴肩；
根据本发明的一个实施例，搅拌头整体以相同的旋转速度向前移动，完成被焊板材的连接，焊接完成后，搅拌头原位旋转并停留；
根据本发明的一个实施例，从被焊材料背部拆卸下轴肩3，搅拌针2回抽至被焊材料内部，同时在背部安装焊接垫板5；
根据本发明的一个实施例，搅拌针2与上轴肩1继续前进的同时开始以0.5mm/min-3mm/min的速度回抽搅拌针2，直至搅拌针2全部回抽至上轴肩内部0.1mm-0.2mm，搅拌针2与上轴肩1一起拔出。
下面以具体实施例进行说明。
下轴肩3与搅拌针2分离，搅拌针2伸出上轴肩1一定长度，伸出长度为15mm，同时在焊缝背部预置下轴肩3。
搅拌针2与上轴肩1整体同步旋转并扎入被焊材料，直至上轴肩1压入被焊材料0.1mm-0.2mm。
在搅拌针2穿过被焊材料后，继续伸出并扎入下轴肩3，直至伸出被焊材料15mm，锁死下轴肩，为方便安装和锁死，下轴肩可采用轴承式静止轴肩。
搅拌头整体以相同的旋转速度600rpm向前移动，焊接速度为200mm/min，完成被焊板材的连接，焊接完成后，搅拌头原位旋转并停留。
从被焊材料背部拆卸下轴肩3，搅拌针2回抽至被焊材料内部，同时在背部安装焊接垫板5。
搅拌针2与上轴肩1继续前进的同时开始以2mm/min的速度回抽搅拌针2，直至搅拌针2全部回抽至上轴肩内部0.2mm，搅拌针2与上轴肩1一起拔出。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种环缝无匙孔双轴肩搅拌摩擦焊方法，其特征在于，包括上轴肩(1)，搅拌针(2)，下轴肩(3)，被焊材料(4)，焊接垫板(5)，所述方法包括步骤：
步骤1：下轴肩与搅拌针分离，搅拌针伸出上轴肩；
步骤2：搅拌针与上轴肩作为整体，同步旋转并扎入被焊材料，直至上轴肩压入被焊材料，原位旋转停留；
步骤3：在搅拌针伸出被焊材料部分安装下轴肩并固定；
步骤4：由搅拌针、上轴肩及下轴肩组成搅拌头，搅拌头各组成以相同的旋转速度向前移动，完成被焊板材的连接，焊接完成后，搅拌头原位旋转并停留；
步骤5：从被焊材料背部拆卸下轴肩，搅拌针回抽至被焊材料内部，同时在背部安装焊接垫板；
步骤6：搅拌针与上轴肩继续前进的同时开始度回抽搅拌针，直至搅拌针全部回抽至上轴肩内部，搅拌针与上轴肩一起拔出。
2.如权利要求1所述的一种环缝无匙孔双轴肩搅拌摩擦焊方法，其特征在于，所述方法用于大直径环缝结构的双轴肩搅拌摩擦焊接。
3.如权利要求2所述的一种环缝无匙孔双轴肩搅拌摩擦焊方法，其特征在于，所述大直径的范围包括：Φ0.5m～Φ10m。
4.如权利要求2所述的一种环缝无匙孔双轴肩搅拌摩擦焊方法，其特征在于，所述步骤1中，搅拌针伸出上轴肩长度为被焊材料厚度加下轴肩的安装尺寸。
5.如权利要求4所述的一种环缝无匙孔双轴肩搅拌摩擦焊方法，其特征在于，所述步骤2中，搅拌针与上轴肩作为整体，同步旋转并扎入被焊材料，直至上轴肩压入被焊材料0.1mm至0.2mm。
6.如权利要求5所述的一种环缝无匙孔双轴肩搅拌摩擦焊方法，其特征在于，所述步骤3中，在搅拌针伸出被焊材料部分5mm至20mm。
7.如权利要求6所述的一种环缝无匙孔双轴肩搅拌摩擦焊方法，其特征在于，所述步骤5中，搅拌针回抽至被焊材料内部0.1mm至0.2mm。
8.如权利要求7所述的一种环缝无匙孔双轴肩搅拌摩擦焊方法，其特征在于，所述步骤6中，搅拌针与上轴肩继续前进的同时开始以0.5mm/min至3mm/min的速度回抽搅拌针，直至搅拌针全部回抽至上轴肩内部0.1mm至0.2mm，搅拌针与上轴肩一起拔出。
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