CN114378421A - 不同硬度金属件的焊接方法和不同硬度金属件的焊接产品 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种不同硬度金属件的焊接方法和不同硬度金属件的焊接产品，该焊接方法包括以下步骤：在高硬度金属件上设置贯通至其底面的通孔；将高硬度金属件和低硬度金属件定位在焊接平台上，定位好后，高硬度金属件的底面与低硬度金属件紧密接触；在通孔中安装硬度低于高硬度金属件的辅助焊块，安装到位后，辅助焊块和低硬度金属件一起夹紧高硬度金属件，并且，辅助焊块的底面与低硬度金属件接触；利用搅拌焊接装置的搅拌头搅拌摩擦辅助焊块，使辅助焊块的底面与低硬度金属件焊接在一起。该焊接方法避免了搅拌焊接装置的搅拌头直接摩擦搅拌高硬度金属件产生的磨损等一系列问题，该焊接方法焊接成的焊接产品具有较高的结构稳固性。

Description

不同硬度金属件的焊接方法和不同硬度金属件的焊接产品
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，特别是涉及不同硬度金属件的焊接方法和焊接产品。
背景技术
生产过程中，经常需要将两种硬度不同的金属件焊接在一起，通常的做法是从低硬度金属件所在的一侧实施焊接，具体是：让待焊的两种不同硬度的金属件接触并定位两者，然后让搅拌焊接装置的搅拌头摩擦搅拌低硬度金属件，使低硬度金属件发生热塑性变形，从而与高硬度金属件焊接在一起。
但是，有时受金属件形状或者安装位置等的限制，需要从高硬度金属件所在的一侧实施焊接，目前，从高硬度金属件所在的一侧实施焊接时，会让搅拌焊接装置的搅拌头直接摩擦搅拌高硬度金属件。这会导致以下问题：
(1)传统工具钢或模具钢搅拌头不能使用，只能使用价格昂贵的硬质合金搅拌头；
(2)即使硬质合金搅拌头，焊接过程中的磨损也是相当严重的，因此焊接成本高，而且，由于磨损严重，还会导致无法焊头厚度较厚的高硬度金属件；
(3)由于磨损剧烈，所以焊接过程中搅拌头附近的温度非常高(会超过600℃)，高温传递至低硬度金属件会导致低硬度金属件变形，致使无法形成理想的焊缝。
有鉴于此，如何规避目前从高硬度金属件所在的一侧实施焊接时存在的上述弊端，是本领域技术人员需要解决的技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种不同硬度金属件的焊接方法，包括以下步骤：
在高硬度金属件上设置通孔，所述通孔贯通至所述高硬度金属件的底面；
将所述高硬度金属件和低硬度金属件定位在焊接平台上，定位好后，所述高硬度金属件的底面与所述低硬度金属件紧密接触；
在所述通孔中安装硬度低于所述高硬度金属件的辅助焊块，安装到位后，所述辅助焊块和所述低硬度金属件一起夹紧所述高硬度金属件，并且，所述辅助焊块的底面与所述低硬度金属件接触；
利用搅拌焊接装置的搅拌头搅拌摩擦所述辅助焊块，使所述辅助焊块的底面与所述低硬度金属件焊接在一起。
可选地，所述高硬度金属件上设有抵挡面，所述辅助焊块上设有限位面，所述辅助焊块相对所述通孔安装到位后，所述限位面向底侧抵触所述抵挡面，从而施加给所述高硬度金属件朝向底侧的夹紧力。
可选地，所述通孔包括斜孔段，所述斜孔段的孔壁顶侧相对底侧向远离孔轴线的方向倾斜，所述辅助焊块包括与所述斜孔段适配的斜块部，所述斜孔段的孔壁形成所述抵挡面，所述斜块部的侧面形成所述限位面；
和/或，所述通孔包括台阶孔段，所述辅助焊块包括与所述台阶孔段适配的台阶部，所述台阶孔段的台阶面形成所述抵挡面，所述台阶部的底面形成所述限位面。
可选地，还包括以下步骤：
在低硬度金属件与所述高硬度金属件相接触的位置设置垫块，利用所述垫块支撑所述低硬度金属件。
可选地，还包括以下步骤：
在所述高硬度金属件和所述低硬度金属件的接触面上设置结构胶，和/或，在所述高硬度金属件和所述辅助焊块的接触面上设置结构胶。
可选地，所述低硬度金属件和所述高硬度金属件是板材金属件或型材金属件。
可选地，所述高硬度金属件为钢件，所述低硬度金属件为铝合金件，所述辅助焊块为铝块。
另外，本发明还提供一种不同硬度金属件的焊接产品，该焊接产品包括高硬度金属件和低硬度金属件以及硬度低于所述高硬度金属件的辅助焊块，所述低硬度金属件和所述辅助焊块一起夹紧所述高硬度金属件，所述高硬度金属件上设有通孔，所述辅助焊块穿过所述高硬度金属件上的通孔并与所述低硬度金属件焊接在一起。
本发明提供的焊接方法让搅拌焊接装置的搅拌头不直接摩擦搅拌高硬度金属件，而是通过摩擦搅拌安装在高硬度金属件的通孔中的硬度低于高硬度金属件的辅助焊块来完成焊接。因此，避免了搅拌焊接装置的搅拌头直接摩擦搅拌高硬度金属件的磨损问题和由此产生的一系列问题。
本发明提供的焊接产品，其低硬度金属件和辅助焊块焊接固定，高硬度金属件则通过低硬度金属件和辅助焊块的夹紧力固定，该焊接产品具有较高的结构稳固性。
附图说明
图1为本发明提供的焊接方法和焊接产品一种具体实施例的剖视图；
图2为图1中高硬度金属件的放大图；
图3为图1中辅助焊块的放大图；
图4为本发明提供的焊接方法和焊接产品另一种具体实施例的剖视图；
图5为图4中高硬度金属件的放大图；
图6为图4中辅助焊块的放大图。
附图标记说明如下：
10高硬度金属件，101斜孔段，102台阶孔段；
20低硬度金属件；
30辅助焊块，301斜块部，302台阶部；
40垫块，50搅拌头，60焊接平台。
具体实施方式
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的详细说明。
在将不同硬度金属件焊接在一起时，有时需要从高硬度金属件所在的一侧实施焊接，以往，在从高硬度金属件所在的一侧实施焊接时会让搅拌焊接装置的搅拌头直接摩擦搅拌高硬度金属件，这导致搅拌头受损严重，需要经常更换，造成焊接成本高，而且还会因为搅拌头的受损严重导致无法焊透高硬度金属件，从而影响焊接质量，另外还会因为搅拌过程中摩擦严重导致搅拌头附近温度很高，致使低硬度金属件产生变形，从而无法获得理想焊缝。
为了规避从高硬度金属件所在的一侧实施焊接时的上述弊端，本方案提供一种不同硬度金属件的焊接方法和不同硬度金属件的焊接产品，该焊接产品由该焊接方法焊接而成。
具体的，该焊接方法包括以下步骤：
第一步骤，在高硬度金属件10上设置通孔，通孔的一端贯通至高硬度金属件10的底面，通孔的另一端贯通至高硬度金属件10的其他表面，图中，另一端贯通至高硬度金属件10的顶面。
第二步骤，采用定位夹具将高硬度金属件10和低硬度金属件20定位在焊接平台60上，定位好后，高硬度金属件10的底面与低硬度金属件20紧密接触。
图中，搅拌焊接装置的搅拌头50、高硬度金属件10、低硬度金属件20、焊接平台60，四者沿上下方向依次排布，从上侧实施焊接。需说明，实际实施中，四者不一定沿上下方向排布，比如，也可以沿左右方向依次排布，从左侧实施焊接。
具体的，低硬度金属件20和高硬度金属件10既可以是板材金属件，也可以是型材金属件。
第三步骤，在高硬度金属件10的通孔中安装硬度低于高硬度金属件10的辅助焊块30，安装到位后，如图1或图4所示，辅助焊块30和低硬度金属件20一起夹紧高硬度金属件10，并且，辅助焊块30的底面与低硬度金属件20接触。
在一种实施方式中，高硬度金属件10为钢件，低硬度金属件20为铝合金件，辅助焊块30为铝块。
具体的，高硬度金属件10上设有抵挡面，辅助焊块30上设有限位面，并且，在辅助焊块30相对通孔安装到位后，限位面向底侧抵触抵挡面，从而施加给高硬度金属件10朝向底侧的夹紧力，同时，由于高硬度金属件10还受到来自低硬度金属件20的朝向顶侧的支撑力，因此，辅助焊块30能够与低硬度金属件20一起夹紧高硬度金属件10。
具体可以利用通孔的孔壁形成上述抵挡面。
图1-图3所示的方案中，通孔包括斜孔段101，斜孔段101的孔壁顶侧相对底侧向远离孔轴线的方向倾斜，斜孔段101的孔壁形成上述抵挡面。该方案中，辅助焊块30包括与斜孔段101适配的斜块部301，斜块部301的侧面形成上述限位面，安装到位后，斜块部301的侧面向底侧抵触斜孔段101的孔壁。
图4-图6所示的方案中，通孔除了包括斜孔段101外，还包括台阶孔段102，斜孔段101的孔壁和台阶孔段102的台阶面共同形成上述抵挡面。该方案中，辅助焊块30除了包括与斜孔段101适配的斜块部301外，还包括台阶部302，斜块部301的侧面和台阶部302的底面共同形成上述限位面，安装到位后，斜块部301的侧面向底侧抵触斜孔段101的孔壁，台阶部302的底面向底侧抵触台阶孔段102的台阶面。
或者，通孔也可以只设置台阶孔段102，而不设置斜孔段101，只利用台阶孔段102的台阶面形成上述抵挡面。
第四步骤，让搅拌焊接装置的搅拌头50摩擦搅拌辅助焊块30，在摩擦搅拌作用下，辅助焊块30的底面发生热塑性变形，从而与低硬度金属件20焊接在一起。
通过辅助焊块30与低硬度金属件20的焊接，使辅助焊块30和低硬度金属件20对高硬度金属件10的夹紧状态得以稳固。
具体的，焊接过程中，可以让搅拌头50适当伸入低硬度金属件20中一定距离，以同时摩擦搅拌低硬度金属件20，使低硬度金属件20与辅助焊块30接触的位置也发生热塑性变形。当然，也可以不让搅拌头50伸入低硬度金属件20中，仅依靠辅助焊块30的热塑性变形也能使两者牢靠地焊接在一起。
进一步的，该焊接方法还可以包括以下步骤
第五步骤，在低硬度金属件20与高硬度金属件10相接触的位置设置垫块40，利用垫块40支撑低硬度金属件20。
通过设置垫块40可以避免焊接过程中低硬度金属件20受搅拌头50附近的温度影响而出现塌陷的问题，可以进一步保障焊接质量。
第六步骤，在高硬度金属件10和低硬度金属件20的接触面上设置结构胶，和/或，在高硬度金属件10和辅助焊块30的接触面上设置结构胶。
通过在这些位置设置结构胶，一方面可以进一步提升焊接产品稳定性，另一方面，可以进一步确保焊接过程中高硬度金属件10、低硬度金属件20以及辅助焊块30的位置稳定，从而能够提升焊接质量。
需说明，上述第一、第二…第六步骤的表述，是为了清楚描述各步骤，而并不是指示必须按照该描述顺序实施各步骤。
另外，本发明还保护上述焊接方法焊接出的焊接产品，该焊接产品包括高硬度金属件10和低硬度金属件20以及硬度低于高硬度金属件10的辅助焊块30，低硬度金属件20和辅助焊块30夹紧高硬度金属件10，高硬度金属件10上设有通孔，辅助焊块30穿过高硬度金属件10上的通孔与低硬度金属件20焊接在一起。
以上对本发明所提供的不同硬度金属件的焊接方法和不同硬度金属件的焊接产品进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.不同硬度金属件的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
在高硬度金属件(10)上设置通孔，所述通孔贯通至所述高硬度金属件(10)的底面；
将所述高硬度金属件(10)和低硬度金属件(20)定位在焊接平台(60)上，定位好后，所述高硬度金属件(10)的底面与所述低硬度金属件(20)紧密接触；
在所述通孔中安装硬度低于所述高硬度金属件(10)的辅助焊块(30)，安装到位后，所述辅助焊块(30)和所述低硬度金属件(20)一起夹紧所述高硬度金属件(10)，并且，所述辅助焊块(30)的底面与所述低硬度金属件(20)接触；
利用搅拌焊接装置的搅拌头(50)搅拌摩擦所述辅助焊块(30)，使所述辅助焊块(30)的底面与所述低硬度金属件(20)焊接在一起。
2.根据权利要求1所述的不同硬度金属件的焊接方法，其特征在于，所述高硬度金属件(10)上设有抵挡面，所述辅助焊块(30)上设有限位面，所述辅助焊块(30)相对所述通孔安装到位后，所述限位面向底侧抵触所述抵挡面，从而施加给所述高硬度金属件(10)朝向底侧的夹紧力。
3.根据权利要求2所述的不同硬度金属件的焊接方法，其特征在于，所述通孔包括斜孔段(101)，所述斜孔段(101)的孔壁顶侧相对底侧向远离孔轴线的方向倾斜，所述辅助焊块(30)包括与所述斜孔段(101)适配的斜块部(301)，所述斜孔段(101)的孔壁形成所述抵挡面，所述斜块部(301)的侧面形成所述限位面；
和/或，所述通孔包括台阶孔段(102)，所述辅助焊块(30)包括与所述台阶孔段(102)适配的台阶部(302)，所述台阶孔段(102)的台阶面形成所述抵挡面，所述台阶部(302)的底面形成所述限位面。
4.根据权利要求1所述的不同硬度金属件的焊接方法，其特征在于，还包括以下步骤：
在低硬度金属件(20)与所述高硬度金属件(10)相接触的位置设置垫块(40)，利用所述垫块(40)支撑所述低硬度金属件(20)。
5.根据权利要求1所述的不同硬度金属件的焊接方法，其特征在于，还包括以下步骤：
在所述高硬度金属件(10)和所述低硬度金属件(20)的接触面上设置结构胶，和/或，在所述高硬度金属件(10)和所述辅助焊块(30)的接触面上设置结构胶。
6.根据权利要求1-5任一项所述的不同硬度金属件的焊接方法，其特征在于，所述低硬度金属件(20)和所述高硬度金属件(10)是板材金属件或型材金属件。
7.根据权利要求1-5任一项所述的不同硬度金属件的焊接方法，其特征在于，所述高硬度金属件(10)为钢件，所述低硬度金属件(20)为铝合金件，所述辅助焊块(30)为铝块。
8.不同硬度金属件的焊接产品，其特征在于，所述焊接产品包括高硬度金属件(10)和低硬度金属件(20)以及硬度低于所述高硬度金属件(10)的辅助焊块(30)，所述低硬度金属件(20)和所述辅助焊块(30)一起夹紧所述高硬度金属件(10)，所述高硬度金属件(10)上设有通孔，所述辅助焊块(30)穿过所述高硬度金属件(10)上的通孔并与所述低硬度金属件(20)焊接在一起。
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