CN1788911A - 一种无匙孔搅拌摩擦焊焊接工艺 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种无匙孔搅拌摩擦焊焊接工艺，其步骤如下：先使搅拌头沿焊接本体的对接缝位置碾压搅拌，形成焊缝，其特征在于：在焊接开始一段时间后，在焊接结束位置的焊接本体对接缝上贴合一填充块，填充块与焊接本体相对一面与焊接本体的相对面一致，搅拌头在接触到填充块后，沿着填充块的外型面运动，直到搅拌头的探针脱离本体，再用机械方法去掉填充块的残余部分。通过本发明的方法，利用现有的条件解决了环缝及其它型材采用搅拌摩擦焊焊接后产生的匙孔问题。与现有技术相比，本发明的方法简单易行，成本低廉。
Description
技术领域
本发明涉及焊接领域，尤其涉及搅拌摩擦焊焊接工艺领域。
背景技术
目前来说，轻质合金(主要是铝合金)通常焊接采用常规熔焊(包括电弧焊、氩弧焊、埋弧焊等等)方法，这些常规焊接方法的缺点是在焊接铝合金的过程中，由于焊前清理、冶金及焊接方法本身等原因，容易在焊缝中产生气孔、夹渣及凝固裂纹的焊缝缺陷，同时，由于这类方法的热输入量比较大，接头强度降低，焊后零件的残余应力和变形也比较大。
搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding)是由英国焊接研究所(The WeldingInstitute)于1991年发明的一项固相连接技术。
搅拌摩擦焊的焊接过程示意如图1所示：
搅拌头包括搅拌头肩台1和搅拌头探针2两部分，焊接开始时，搅拌头高速旋转，搅拌头探针2慢慢深入到工件3内部，然后搅拌头肩台1紧压在工件3表面上，此时搅拌头肩台1和搅拌头探针2与工件3接触摩擦，产生大量的热量，将工件3加热，工件3随温度的升高在搅拌头肩台1和探针2周围的金属逐渐具有很高的塑性变形能力，然后搅拌头开始移动，在搅拌头肩台1和搅拌头探针2的共同作用下，工件3中形成的塑性材料不断产生转移、填充，通过界面处的扩散及再结晶而形成了焊缝。
作为一种新型固相连接技术，搅拌摩擦焊相对于常规熔焊方法来说具有以下优点：
(1)固相连接，消除了气孔、夹杂、凝固裂纹等熔焊缺陷；
(2)焊后残余应力和变形小；
(3)接头的各种机械性能(包括疲劳、拉伸、弯曲、塑性)优良；
(4)不需要氩、氦保护气体和填充材料，节省了大量材料的消耗；
(5)工件无需焊前清理，不开坡口，简化工序，节省成本；
(6)最适于焊接平直对接焊缝，能够进行全位置焊接，适应多种接头形式(对接、搭接、丁字接、角接等)；
(7)操作简单，易于实现自动焊，生产效率高；
(8)无烟尘、辐射、飞溅、噪音及弧光等有害物质产生，是一种环保型连接方法。
但搅拌摩擦焊也有自身的工艺局限性，主要为：需要施加足够的大的顶锻压力和向前驱动力，因而需要由一定刚性的结构牢固地夹持被焊零件来实现焊接；更严重的是由于搅拌探头的回抽，焊缝末尾会存在“匙孔”，需要采用相应的工艺方法去除该匙孔。
如果是平板焊接，在板材的末端会有一个圆孔产生，需要通过剪切将带有匙孔的一段板材去掉，导致材料的浪费；如果是圆筒，那么，采用搅拌摩擦焊方法焊接圆筒环缝时，也会出现匙孔现象，即在圆筒搅拌摩擦焊结束后，在焊缝结束的位置也会有一个圆孔产生。
目前解决该问题的方法有两种，一种是采用可伸缩搅拌头，随着焊接的进行，搅拌头逐步的回缩，靠周围的金属填充匙孔；但这种方法的不足之处在于：可伸缩搅拌头的设计制造十分复杂、困难，成本较高；另一种是采用摩擦塞补焊的方法，即在搅拌摩擦焊焊接结束以后，将产生的匙孔加工成特定形状，然后采用相同形状的塞补棒，在驱动力作用下摩擦、顶煅，使匙孔消除。这种方法的不足之处在于多一道工序，而且还需要专用的塞焊设备，因而成本高昂，工艺复杂。寻找一种工艺简单、操作方便而且成本低廉的无匙孔搅拌摩擦焊接工艺就成为本领域所急需解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工艺简单、操作方便并且成本低廉的无匙孔搅拌摩擦焊焊接工艺。
本发明的目的是通过以下技术方案达到的：
一种无匙孔搅拌摩擦焊焊接工艺，其步骤如下：先使搅拌头沿焊接本体的对接缝位置碾压搅拌，形成焊缝，其特征在于：在焊接开始一段时间后，在焊接结束位置的焊接本体对接缝上贴合一填充块，填充块与焊接本体相对一面与焊接本体的相对面一致，搅拌头在接触到填充块后，沿着填充块的外型面运动，直到搅拌头的探针脱离本体，再用机械方法去掉填充块的残余部分。
一种优选技术方案，其特征在于：所述焊接本体的对接缝为封闭型面。
一种优选技术方案，其特征在于：所述焊接本体的对接缝为圆型。
通过本发明的方法，利用现有的条件解决了环缝及其它型材采用搅拌摩擦焊焊接后产生的匙孔问题。与现有技术相比，本发明的方法简单易行，成本低廉。首先它不需要再投入专门的设备，只需要在现有的工装卡具上安装辅助的工装即可，减少投入，成本低廉。其次，该技术的关键是需要加工出与本体型面相配和的一个填充块，然后将填充块与本体紧密贴合，这些方面实现起来相对简单，易于实现。而且焊接以后接头的性能达到了设计要求。所述本体型面可以是圆形，也可以是椭圆形或其它封闭弧形。
下面通过附图和实施例对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。
附图说明
图1是搅拌摩擦焊原理示意图；
图2是本发明用于焊接圆筒实施例的流程示意图。
具体实施方式
实施例
如图2所示，为本发明工艺用于焊接圆筒的流程示意图，其中1为LD10铝合金的圆筒，2为搅拌头，3为与1同材质的填充块，A点为匙孔位置，B点为填充块3与圆筒1接触的位置，圆筒1和填充块3的材质是一样的。搅拌头2焊接圆筒1一段时间后，在焊接终点位置A(即匙孔位置)的靠后位置B处紧固填充块3，填充块3与圆筒1接触的内侧面为与圆弧匹配的弧形凹面，其相对的外侧面为两个呈直角的平面，便于搅拌头2在水平面上运动，同时，填充块的最大厚度要超过搅拌头探针的长度，填充块3与圆筒1的外侧紧密贴合并随圆筒1一起转动；随着焊接的进行，搅拌头2逐渐接近匙孔A位置，如图2中的a所示；随着圆筒1的转动，A(匙孔)被碾填充，当填充块3到达水平位置，即到达B点时，圆筒1停止旋转，搅拌头2开始平移，在此处，填充块3的金属开始填充圆筒1中由搅拌头2形成的匙孔，如图2中的b所示；搅拌头2继续移动，由于圆筒1和填充块3紧密结合，没有间隙，搅拌头2将其紧密连接到一起，不存在匙孔了，随着搅拌头2的继续行进，搅拌头2就完全转移到填充块3上了，如图2中的c和d所示，最后，将填充块3去除掉即可。
可以应用本技术的材料包括铝合金、镁合金、铜及铜合金和塑料等材料。
按GB6397-86标准从填充块填充位置焊缝处制作拉伸试样，根据GB228-87测量其抗拉强度，结果为320Mpa。
Claims (3)
1、一种无匙孔搅拌摩擦焊焊接工艺，其步骤如下：先使搅拌头沿焊接本体的对接缝位置碾压搅拌，形成焊缝，其特征在于：在焊接开始一段时间后，在焊接结束位置的焊接本体对接缝上贴合一填充块，填充块与焊接本体相对一面与焊接本体的相对面一致，搅拌头在接触到填充块后，沿着填充块的外型面运动，直到搅拌头的探针脱离本体，再用机械方法去掉填充块的残余部分。
2、根据权利要求1所述的无匙孔搅拌摩擦焊焊接工艺，其特征在于：所述焊接本体的对接缝为封闭型面。
3、根据权利要求1所述的无匙孔搅拌摩擦焊焊接工艺，其特征在于：所述焊接本体的对接缝为圆型。
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| CN 200410098672 CN1788911A (zh) | 2004-12-15 | 2004-12-15 | 一种无匙孔搅拌摩擦焊焊接工艺 |
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