CN113210836A - 一种铝合金中厚板筒段长直纵缝无弱结合搅拌摩擦焊方法 - Google Patents

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李�浩
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Abstract

本发明提供一种铝合金中厚板筒段长直纵缝无弱结合搅拌摩擦焊方法，通过背部垫板开制U型槽、工件背部开制倒角、焊后将工件背部凸起处打磨齐平的工艺方法实现了铝合金中厚板筒段长直纵缝的无弱结合焊接，且焊缝厚度减薄量控制在0.36mm以内，为铝合金中厚板筒段长直纵缝的搅拌摩擦焊焊接找到了一种新的无弱结合缺陷的焊接方法。

Description

一种铝合金中厚板筒段长直纵缝无弱结合搅拌摩擦焊方法
技术领域
本发明属于搅拌摩擦焊技术领域，具体涉及一种铝合金中厚板筒段长直纵缝无弱结合搅拌摩擦焊方法。
背景技术
搅拌摩擦焊(Friction stir welding，FSW)是1991年由英国焊接研究所(TWI)发明的一种新型连接技术，焊接过程中温度基本在铝合金的固相线以下。采用搅拌摩擦焊的方式进行焊接可以有效地避免传统的熔融焊接过程中出现的气孔、夹杂、热裂等问题。由于焊接过程中金属并未发生熔化，搅拌摩擦焊通常不需要在焊接垫板上开制焊漏槽。
搅拌摩擦焊过程中可能出现弱结合缺陷的问题，弱结合(Kissing bonding)是材料在焊缝根部塑性变形区域产生的被连接材料间紧密接触但未能形成有效结合的焊接缺陷；根部弱结合与未焊透常伴随出现在搅拌摩擦焊接接头根部区域。
实际应用过程中，待焊工件及支撑垫板在焊接过程中受到较大的顶锻力，并且焊接过程中受力状态不断变化。由于设备局部刚性不足，待焊工件及支撑垫板在此过程中相对于搅拌针发生不同程度的退让，可能会导致工件背部在焊接过程中局部未能形成有效连接，出现弱结合缺陷。这种现象在使用大型设备且焊缝长度在2m以上的长直纵缝的过程中尤为明显，虽然搅拌摩擦焊设备采用了锁紧支撑桥结构与加大支撑立柱横截面积等多种手段增加设备刚性，减小待焊工件与支撑垫板在焊接过程中的退让量，但由于设备尺寸较大，仍存在局部刚性不足之处，给产品搅拌摩擦焊接带来了出现根部弱结合缺陷的风险。
根部弱结合在产品服役过程中，常常成为裂纹扩展的源头，对产品的正常服役造成了极大的质量风险。必须严格控制，消除根部弱结合缺陷。
发明内容
基于以上问题，本发明的目的在于提供一种铝合金中厚板筒段长直纵缝无弱结合搅拌摩擦焊方法，实现焊缝长度在2m以上、母材厚度在7mm以上的铝合金中厚板筒段长直纵缝的无弱结合的搅拌摩擦焊连接。
为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种铝合金中厚板筒段长直纵缝无弱结合搅拌摩擦焊方法，包括以下步骤：
步骤1：将搅拌摩擦焊接设备背部垫板取下，在垫板上开制U型槽后安装至搅拌摩擦焊接设备；
步骤2：打磨铝合金待焊工件，使待焊表面呈现金属光泽，去除表面氧化膜，然后在工件上沿待焊接的对接处背部均匀开制特定倒角；
步骤3：将两个铝合金待焊工件开制倒角的待焊接处对接后装夹至搅拌摩擦焊接设备，使垫板上的U型槽垫在工件的对接处，启动焊接设备，调节焊接工艺参数，对工件对接处施焊。
步骤4：焊接完成后将焊缝背部凸出部分打磨至与母材齐平。
本发明方法通过背部垫板开制U型槽、工件背部开制倒角、焊后将工件背部凸起处打磨齐平的工艺方法实现了铝合金中厚板筒段长直纵缝的无弱结合焊接，且焊缝厚度减薄量控制在0.36mm以内，为铝合金中厚板筒段长直纵缝的搅拌摩擦焊焊接找到了一种新的无弱结合缺陷的焊接方法。
具体的，所述步骤3中焊接工艺具体为：(1)、预焊，搅拌摩擦焊接速度400mm/min，搅拌头转速1000rpm，焊接倾角2.75°，预焊搅拌针针长为3mm；
(2)、正式焊，搅拌摩擦焊焊接速度150mm/min，搅拌头转速700rpm，焊接倾角2.75°，正式焊搅拌针针长为7.8mm。
具体的，所述U型槽的宽度为3.0mm，深度为0.8mm。
具体的，所述步骤2中，在工件上沿待焊接的对接处背部均匀开制深度0.5mm的45°倒角。
本发明的有益效果为：
(1)、本发明提供的铝合金中厚板筒段长直纵缝无弱结合搅拌摩擦焊方法，采用了在焊接设备背部垫板上开特定U型槽，并在焊接完成后将背部凸起打磨至与母材齐平的方式，可以将焊接过程中可能出现的弱结合缺陷引出，并在随后的打磨过程中将其去除，起到了彻底消除弱结合缺陷的效果。
(2)、本发明提供的铝合金中厚板筒段长直纵缝无弱结合搅拌摩擦焊方法，采用了对铝合金工件背部开制特定倒角的方式，有效地增加了焊缝背部材料的流动性，有利于防止弱结合缺陷的出现。
(3)、本发明提供的铝合金中厚板筒段长直纵缝无弱结合搅拌摩擦焊方法，在有效控制焊缝背部弱结合缺陷的同时，焊缝厚度减薄量仍然在可控范围之内，焊缝厚度相对于母材减薄在0.36mm以下。
附图说明
图1为垫板示意图；
图2为工件示意图；
其中，1为垫板，2为工件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
本实施例待焊接工件为厚度8mm、高度为2.2mm的2219铝合金工件；
本实施例采用铝合金中厚板筒段长直纵缝无弱结合搅拌摩擦焊方法，包括以下步骤：
步骤1：将搅拌摩擦焊接设备背部垫板取下，在垫板1上开制如图1所示宽度为3.0mm，深度为0.8mmU型槽后安装至搅拌摩擦焊接设备；
步骤2：打磨铝合金待焊工件2，使待焊表面呈现金属光泽，去除表面氧化膜，然后在工件2上沿待焊接的对接处背部均匀开制如图2所示深度0.5mm的45°倒角；
步骤3：将两个铝合金待焊工件开制倒角的待焊接处对接后装夹至搅拌摩擦焊接设备，使垫板上的U型槽垫在工件的对接处背部，启动焊接设备，调节焊接工艺参数，对工件2对接处施焊，焊接工艺具体为：(1)、预焊，搅拌摩擦焊接速度400mm/min，搅拌头转速1000rpm，焊接倾角2.75°，预焊搅拌针针长为3mm；
(2)、正式焊，搅拌摩擦焊焊接速度150mm/min，搅拌头转速700rpm，焊接倾角2.75°，正式焊搅拌针针长为7.8mm。
步骤4：焊接完成后将焊缝背部凸出部分打磨至与母材齐平。
焊接完成后对工件焊缝进行X光透视检测、超声相控阵检测、着色检测均未发现弱结合缺陷；通过超声测厚仪测量焊缝位置处厚度，焊缝位置厚度相对于母材减薄均小于0.36mm，可见，经上述试验步骤，完成了铝合金中厚板大型筒段纵缝的无弱结合搅拌摩擦焊焊接。
本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (4)

1.一种铝合金中厚板筒段长直纵缝无弱结合搅拌摩擦焊方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将搅拌摩擦焊接设备背部垫板取下，在垫板上开制U型槽后安装至搅拌摩擦焊接设备；
步骤2：打磨铝合金待焊工件，使待焊表面呈现金属光泽，去除表面氧化膜，然后在工件上沿待焊接的对接处背部均匀开制特定倒角；
步骤3：将两个铝合金待焊工件开制倒角的待焊接处对接后装夹至搅拌摩擦焊接设备，使垫板上的U型槽垫在工件的对接处，启动焊接设备，调节焊接工艺参数，对工件对接处施焊。
步骤4：焊接完成后将焊缝背部凸出部分打磨至与母材齐平。
2.根据权利要求1所述的铝合金中厚板筒段长直纵缝无弱结合搅拌摩擦焊方法，其特征在于，所述步骤3中焊接工艺具体为：(1)、预焊，搅拌摩擦焊接速度400mm/min，搅拌头转速1000rpm，焊接倾角2.75°，预焊搅拌针针长为3mm；
(2)、正式焊，搅拌摩擦焊焊接速度150mm/min，搅拌头转速700rpm，焊接倾角2.75°，正式焊搅拌针针长为7.8mm。
3.根据权利要求1所述的铝合金中厚板筒段长直纵缝无弱结合搅拌摩擦焊方法，其特征在于，具体的，所述U型槽的宽度为3.0mm，深度为0.8mm。
4.根据权利要求1所述的铝合金中厚板筒段长直纵缝无弱结合搅拌摩擦焊方法，其特征在于，所述步骤2中，在工件上沿待焊接的对接处背部均匀开制深度0.5mm的45°倒角。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115673523A (zh) * 2022-10-31 2023-02-03 天津航天长征火箭制造有限公司 一种铝合金薄板近无减薄搅拌摩擦焊接方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107182227B (zh) * 2009-11-25 2012-03-07 首都航天机械公司 一种运载火箭贮箱纵缝搅拌摩擦焊接方法
CN103894726A (zh) * 2014-03-13 2014-07-02 哈尔滨工业大学 背部增厚消除弱连接且适应板厚变化的搅拌摩擦焊方法
CN104722895A (zh) * 2015-02-06 2015-06-24 中国运载火箭技术研究院 一种适应于中厚度铝合金的tig焊接方法
CN106825904A (zh) * 2017-01-03 2017-06-13 湖北三江航天红阳机电有限公司 一种搅拌摩擦焊接方法
CN108284272A (zh) * 2018-01-29 2018-07-17 辽宁忠旺铝合金精深加工有限公司 一种消除搅拌摩擦焊根部未焊透及弱连接的方法
CN108296610A (zh) * 2017-12-08 2018-07-20 四川航天长征装备制造有限公司 一种热处理强化铝合金的tig焊接方法
CN208575375U (zh) * 2018-07-25 2019-03-05 北京世佳博科技发展有限公司 一种采用搅拌摩擦焊的焊接结构
CN109500481A (zh) * 2018-11-20 2019-03-22 江苏科技大学 一种薄板黄铜的不预热等离子弧焊接方法
CN110181163A (zh) * 2018-10-07 2019-08-30 杜常贺 一种提高板材搅拌摩擦焊焊缝背部质量的方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107182227B (zh) * 2009-11-25 2012-03-07 首都航天机械公司 一种运载火箭贮箱纵缝搅拌摩擦焊接方法
CN103894726A (zh) * 2014-03-13 2014-07-02 哈尔滨工业大学 背部增厚消除弱连接且适应板厚变化的搅拌摩擦焊方法
CN104722895A (zh) * 2015-02-06 2015-06-24 中国运载火箭技术研究院 一种适应于中厚度铝合金的tig焊接方法
CN106825904A (zh) * 2017-01-03 2017-06-13 湖北三江航天红阳机电有限公司 一种搅拌摩擦焊接方法
CN108296610A (zh) * 2017-12-08 2018-07-20 四川航天长征装备制造有限公司 一种热处理强化铝合金的tig焊接方法
CN108284272A (zh) * 2018-01-29 2018-07-17 辽宁忠旺铝合金精深加工有限公司 一种消除搅拌摩擦焊根部未焊透及弱连接的方法
CN208575375U (zh) * 2018-07-25 2019-03-05 北京世佳博科技发展有限公司 一种采用搅拌摩擦焊的焊接结构
CN110181163A (zh) * 2018-10-07 2019-08-30 杜常贺 一种提高板材搅拌摩擦焊焊缝背部质量的方法
CN109500481A (zh) * 2018-11-20 2019-03-22 江苏科技大学 一种薄板黄铜的不预热等离子弧焊接方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
唐众民等: "《航空航天用铝合金材料搅拌摩擦焊技术及应用》", 30 November 2019 *
李超等: "2219铝合金变截面结构搅拌摩擦焊接工艺及组织特性", 《宇航材料工艺》 *
贺地求等: "搅拌摩擦焊角接焊接外侧焊方法", 《电焊机》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115673523A (zh) * 2022-10-31 2023-02-03 天津航天长征火箭制造有限公司 一种铝合金薄板近无减薄搅拌摩擦焊接方法
WO2024093247A1 (zh) * 2022-10-31 2024-05-10 天津航天长征火箭制造有限公司 一种铝合金薄板近无减薄搅拌摩擦焊接方法

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