A method and device which can effectively reduce / eliminate the residual stress of friction stir welding plate is characterized by setting up a number of heat source points at the relative position and both sides of the welding seam on the friction stir welding pad, forming an array arrangement, heating the heat by using the high frequency induction coil to make the heat source produced by the heat source point and the heat source point. The heat phase produced by friction stir welding is matched, and the array type spot heat source can produce different residual stresses for different kinds of plate because of different temperature conductivities and then control the temperature. In the welding process, the temperature distribution in the welding process is simulated by the point like heat source controlling the array arrangement of the FSW process. The temperature distribution of the welded plate is evenly distributed, the temperature gradient in the welded plate is reduced and the residual stress produced by the thermal gradient is reduced. After the welding is completed, the heat output of the control point is controlled, so that the temperature of the welding plate is maintained, and the mechanical residual stress in the joint is eliminated.
【技术实现步骤摘要】
一种能有效降低/消除搅拌摩擦焊接板材残余应力的方法和装置
本专利技术涉及一种搅拌摩擦焊接使用的装置,尤其是一种有效降低/消除搅拌摩擦焊接板材残余应力的装置,具体地说是一种在搅拌摩擦焊中使用的垫板,通过该垫板的使用能够有效降低/消除搅拌摩擦焊接板材残余应力,该装置特别适用于异种板材搅拌摩擦焊残余应力的控制。
技术介绍
搅拌摩擦焊(FSW)是1991年由英国焊接研究所(TheWeldingInstitute,TWI)专利技术的(US5460317)一种新型固相连接技术。FSW利用摩擦热作为焊接热源,FSW焊接过程是由一个圆柱体形状的焊头伸入工件的接缝处,通过焊头的高速旋转,使其与焊接工件材料摩擦,从而使连接部位的材料温度升高软化,同时对材料进行搅拌摩擦来完成焊接的。搅拌摩擦焊接过程中,板材温度分布不均匀导致材料产生热变形,由于异种板材材料属性不同,焊接时产生的热量在不同板材内的传效率不同,更容易导致热变形的产生;搅拌头的机械作用导致板材塑性变形产生,所以在搅拌摩擦焊接过程中板材内存在很大的残余应力,板材残余应力的存在极大降低了接头的抗疲劳性能和抗腐蚀性能。为了降低接头的残余应力,专利技术专利“搅拌摩擦焊接表面残余应力控制方法及装置”(专利公开号:CN101774079B)涉及一种跟随搅拌头移动的保温箱,对处于焊接后的焊缝及母材进行保温,随即进入进行随炉冷却,以此达到降低搅拌摩擦焊接表面的残余应力。然而,这种方法虽然减少了残余应力的产生,效率低下;由于受保温箱的限制,该方法只适用于小型件和简单直线焊接的焊接,对大型件和复杂结构件效果不明显。专利技术专利“一种搅拌 ...
【技术保护点】
1.一种能有效降低/消除搅拌摩擦焊接板材残余应力的方法,其特征是在搅拌摩擦焊接用垫板上与焊缝相对位置处与两侧设置若干热源点,并按阵列式排布,形成阵列式点状热源,各热源点利用高频感应线圈加热产生热量,使热源点产生的热源与搅拌摩擦焊接过程产生的热量相匹配,其阵列式点状热源针对异种板材因材料属性不同而产生不同的残余应力的特点进行温度控制;在焊接过程中,通过控制阵列式点状热源模拟FSW过程搅拌头在焊接过程中产生的温度分布,使焊接板材温度分布均匀,降低了焊接板材内的温度梯度,减少因为热梯度产生的残余应力;在焊接完成后,控制热源点的产热量,使焊接板材保持设定的温度,消除接头内的机械残余应力。
【技术特征摘要】
1.一种能有效降低/消除搅拌摩擦焊接板材残余应力的方法,其特征是在搅拌摩擦焊接用垫板上与焊缝相对位置处与两侧设置若干热源点,并按阵列式排布,形成阵列式点状热源,各热源点利用高频感应线圈加热产生热量,使热源点产生的热源与搅拌摩擦焊接过程产生的热量相匹配,其阵列式点状热源针对异种板材因材料属性不同而产生不同的残余应力的特点进行温度控制;在焊接过程中,通过控制阵列式点状热源模拟FSW过程搅拌头在焊接过程中产生的温度分布,使焊接板材温度分布均匀,降低了焊接板材内的温度梯度,减少因为热梯度产生的残余应力;在焊接完成后,控制热源点的产热量,使焊接板材保持设定的温度,消除接头内的机械残余应力。2.根据权利要求1所述的方法,其特征是所述的热源点(2)由高频感应加热线圈(2)加热铁芯而形成,高频感应加热线圈(3)由控制器(7)控制其加热功率和加热时间;各个热源点能够单独控制,通过阵列式排列能够形成不同的热源分布。3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征是所述的热源点的直径大小由搅拌头的大小决定,半径范围为0.1mm-100mm;热源点的数量由需要焊接板材的长度决定,范围为1-100个;两个热源点的间距范围为5mm-500mm;所述的高频感应加热线圈的尺寸与加热要求相关,直径为25mm-100mm,通冷却水的铜管的外径为10mm-30mm,内径为5mm-15mm;所述的红外测温仪的测温点位于形成...
【专利技术属性】
技术研发人员:邓永芳,邱哲睿,刘赣华,汪航,
申请(专利权)人:江西理工大学,
类型:发明
国别省市:江西,36
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