一种轻量化材料的焊接方法技术

本发明专利技术公开了一种轻量化材料的焊接方法，其使用到的设备包括搅拌头、搅拌针；搅拌头的下端凸出设置有搅拌轴肩，搅拌轴肩的中间设置有搅拌针；焊接方法的整体步骤为：固定工件；然后将搅拌针伸入至工件的焊缝处，并使搅拌轴肩的上端面与工件的表面相平齐；启动搅拌头，控制旋转轴以300‑500rpm的转速进行高速旋转；当焊缝处材料的局部温度达到480‑500℃时，向前移动搅拌头，使高度塑性变形材料随着搅拌头的移动逐渐沉积在搅拌头的背后，从而形成高强度焊缝。本发明专利技术工艺制作的焊接头具有抗拉强度高、塑性好、断裂韧性较高等良好的力学性能，可以显著改善传统的铝合金焊接工艺容易出现变形、开裂、塌落、焊穿等状况。

A welding method for lightweight materials

The invention discloses a welding method for lightweight materials, and the equipment used includes a stirring head and a stirring needle; the lower end of the stirring head is protruded with a stirring shaft shoulder, and a stirring needle is arranged in the middle of the stirring shaft shoulder; the whole welding procedure is: fixing the workpiece; then the stirring needle is extended to the weld of the workpiece, and Make the upper end of the shoulder of the stirring shaft and the surface of the workpiece even; Start the stirring head and control the rotation shaft to rotate at a high speed of 300 500 rpm; When the local temperature of the weld material reaches 480 500, move the stirring head forward, so that the highly plastic deformation material gradually deposits on the back of the stirring head with the movement of the stirring head. After that, a high strength weld is formed. The welded joint manufactured by the process of the invention has high tensile strength, good plasticity, high fracture toughness and other good mechanical properties, and can significantly improve the deformation, cracking, collapse, welding and piercing conditions of the traditional aluminum alloy welding process.

【技术实现步骤摘要】
一种轻量化材料的焊接方法
本专利技术涉及一种焊接方法，尤其涉及一种轻量化材料的焊接方法。
技术介绍
材料轻量化，一般通过采用轻量化的金属和非金属材料实现，主要包括工程塑料以及各种复合材料。轻量化材料中，钢铁材料目前仍保持主导地位，但钢铁材料的比例逐年下降，铝合金、镁合金、工程塑料、复合材料等材料比例逐渐增加。目前在汽车行业的材料轻量化已经成为一种趋势，在不影响车身强度的情况下，使用更多的铝合金、镁合金等有助于降低车身自重，从而带来更好的燃油经济性。实验证明，汽车质量降低一半，燃料消耗也会降低将近一半。铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，随着工业经济的飞速发展，人们对铝合金焊接结构件的需求日益增多。但由于铝的导热系数大、易氧化，容易造成焊缝性能降低，出现变形、开裂、塌落、焊穿等现象，因此，如何突破高难度的铝合金的焊接，铝合金的焊接性研究也亟需深入。
技术实现思路
为了解决上述技术所存在的不足之处，本专利技术提供了一种轻量化材料的焊接方法。为了解决以上技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种轻量化材料的焊接方法，其使用到的设备包括搅拌头、搅拌针；搅拌头的下端凸出设置有搅拌轴肩，搅拌轴肩的中间设置有搅拌针；搅拌轴肩的上端与设置于搅拌头内部的旋转轴相连接；本方法的整体步骤为：将工件放置于车床上做刚性固定；然后将搅拌针伸入至工件的焊缝处，并使搅拌轴肩的上端面与工件的表面相平齐；启动搅拌头，控制旋转轴以300-500rpm的转速进行高速旋转；搅拌针在旋转轴的带动下高速旋转并与焊缝处的工件材料摩擦生热，使工件局部升温软化，达到热塑性状态；同时，搅拌轴肩在高速旋转下与工件表面摩擦生热，使工件表面的材料发生强烈塑性变形，并用于防止塑性状态材料的溢出，同时起到清除表面氧化膜的作用；当焊缝处材料的局部温度达到480-500℃时，向前移动搅拌头，使搅拌针与搅拌轴肩相对于工件做直线运动；此时，高度塑性变形材料随着搅拌头的移动逐渐沉积在搅拌头的背后，从而形成高强度焊缝。本专利技术工艺制作的焊接头具有抗拉强度高、塑性好、断裂韧性较高等良好的力学性能，可以显著改善传统的铝合金焊接工艺容易出现变形、开裂、塌落、焊穿等状况。附图说明图1为本专利技术的整体结构示意图。图2为普通熔焊接头在剖面下的显微组织示意图。图3为本专利技术焊接头在剖面下的显微组织示意图。图中：1、搅拌头；2、搅拌轴肩；3、搅拌针；4、工件；5、焊缝。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。实施例一、一种轻量化材料的焊接方法，其使用到的设备如图1所示，包括搅拌头1、搅拌针3；搅拌头1的下端凸出设置有搅拌轴肩2，搅拌轴肩2的中间设置有搅拌针3；搅拌轴肩2的上端与设置于搅拌头1内部的旋转轴相连接；本方法的整体步骤为：将工件4放置于车床上做刚性固定；然后将搅拌针3伸入至工件4的焊缝5处，并使搅拌轴肩2的上端面与工件的表面相平齐；启动搅拌头1，控制旋转轴以300-500rpm的转速进行高速旋转；搅拌针3在旋转轴的带动下高速旋转并与焊缝5处的工件材料摩擦生热，使工件局部升温软化，达到热塑性状态；同时，搅拌轴肩2在高速旋转下与工件表面摩擦生热，使工件表面的材料发生强烈塑性变形，并用于防止塑性状态材料的溢出，同时起到清除表面氧化膜的作用；当焊缝5处材料的局部温度达到480-500℃时，向前移动搅拌头1，使搅拌针3与搅拌轴肩2相对于工件做直线运动；此时，高度塑性变形材料随着搅拌头1的移动逐渐沉积在搅拌头1的背后，从而形成高强度焊缝。如图3所示，本实施例形成的焊接头的纤维组织为均匀的细晶组织，几乎无缺陷。实验表明，本实施例形成的焊接头相对于普通熔焊接头而言，其抗拉强度提高了20％、塑性提高了一倍、断裂韧性提高了30％，具有显著改善的力学性能。上述实施方式并非是对本专利技术的限制，本专利技术也并不仅限于上述举例，本
的技术人员在本专利技术的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轻量化材料的焊接方法，其特征在于：所述方法使用到的设备包括搅拌头(1)、搅拌针(3)；所述搅拌头(1)的下端凸出设置有搅拌轴肩(2)，搅拌轴肩(2)的中间设置有搅拌针(3)；所述搅拌轴肩(2)的上端与设置于搅拌头(1)内部的旋转轴相连接；所述方法的整体步骤为：将工件(4)放置于车床上做刚性固定；然后将搅拌针(3)伸入至工件(4)的焊缝(5)处，并使搅拌轴肩(2)的上端面与工件的表面相平齐；启动搅拌头(1)，控制旋转轴以300‑500rpm的转速进行高速旋转；搅拌针(3)在旋转轴的带动下高速旋转并与焊缝(5)处的工件材料摩擦生热，使工件局部升温软化，达到热塑性状态；同时，搅拌轴肩(2)在高速旋转下与工件表面摩擦生热，使工件表面的材料发生强烈塑性变形，并用于防止塑性状态材料的溢出，同时起到清除表面氧化膜的作用；当焊缝(5)处材料的局部温度达到480‑500℃时，向前移动搅拌头(1)，使搅拌针(3)与搅拌轴肩(2)相对于工件做直线运动；此时，高度塑性变形材料随着搅拌头(1)的移动逐渐沉积在搅拌头(1)的背后，从而形成高强度焊缝。

【技术特征摘要】
1.一种轻量化材料的焊接方法，其特征在于：所述方法使用到的设备包括搅拌头(1)、搅拌针(3)；所述搅拌头(1)的下端凸出设置有搅拌轴肩(2)，搅拌轴肩(2)的中间设置有搅拌针(3)；所述搅拌轴肩(2)的上端与设置于搅拌头(1)内部的旋转轴相连接；所述方法的整体步骤为：将工件(4)放置于车床上做刚性固定；然后将搅拌针(3)伸入至工件(4)的焊缝(5)处，并使搅拌轴肩(2)的上端面与工件的表面相平齐；启动搅拌头(1)，控制旋转轴以300-500rpm的转速进行高速旋转；搅...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴永钢，徐兵，姚映青，顾建华，
申请(专利权)人：南通东源新能源科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32