一种能充分利用搅拌摩擦焊接材料的方法及装置制造方法及图纸

一种能充分利用搅拌摩擦焊接材料的方法及装置，其特征是由沿垫板中心方向尽头设置一特殊模具，垫板，以及可调夹具组成。搅拌摩擦焊接过程中通过搅拌头移动到焊接终端部时出现的膨出部，膨出部材料会被挤压加入模具中成型，最后对板材末端进行切割打磨，最终得到焊接板材以及加工零件。

A method and device to make full use of friction stir welding material

The utility model relates to a method and a device for making full use of friction stir welding materials, which is characterized in that a special die, a pad and an adjustable fixture are arranged at the end of the center direction of the pad. In Friction Stir Welding (FSW) process, the material of the bulging part will be extruded into the mold, and the end of the plate will be cut and polished, and finally the welded plate and the processed parts will be obtained.

【技术实现步骤摘要】
一种能充分利用搅拌摩擦焊接材料的方法及装置
本专利技术涉及一种能充分利用搅拌摩擦焊接材料的方法及装置，尤其是一种能在完成搅拌摩擦焊接的同时利用搅拌头挤压出的材料制造零件的搅拌摩擦焊的方法及装置，通过该方法及装置的使用，在保证搅拌摩擦焊接质量的同时增大材料利用率，提高经济性能。
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搅拌头伸入工件的接缝处，通过搅拌头的高速旋转，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，在搅拌头的作用下完成焊接。搅拌摩擦焊接过程中，板材在搅拌针旋转摩擦的作用下受热升温，在搅拌针移动的过程中对板材产生的挤压作用会导致板材沿焊接方向产生塑性变形，在加工完成后，搅拌头移动到焊接终端部时，会导致板材末端受挤压产生变形，形成膨出部，如何对该膨出部加以利用，还鲜有研究。专利技术专利“金属材料用搅拌摩擦焊方法及由此获得的金属材料焊接体”（专利公开号：CN103521911A）涉及一种金属材料用搅拌摩擦焊方法及由此获得的金属材料焊接体。所述方法用于将端部截面具有复杂形状的被焊部件相互对接，使用具有搅拌针的焊接工具，在搅拌针旋转的同时按压所述被焊部件使其焊接在一起，在所述被焊部件对接面的至少其中一边的焊接终端部的延长面上形成有膨出的膨出部。该专利涉及到搅拌摩擦焊接板材焊接终端部会有膨出部的产生，但未对该膨出部进行利用。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有的摩擦焊接过程中材料浪费大，利用率不高，不成形成新的零件的问题，专利技术一种利用搅拌摩擦焊接存在的板材沿焊线末端材料的膨出，在完成搅拌摩擦焊接的同时利用该膨出材料制造零件的搅拌摩擦焊的方法及装置，以达到提高材料利用率的目的，并提高生产效率。本专利技术的技术方案之一是：一种能充分利用搅拌摩擦焊接材料的方法，其特征是在完成搅拌摩擦焊接的同时利用搅拌头挤压出的材料制造零件。将待焊板材置于夹具上使其固定，搅拌头伸入工件的接缝处，通过搅拌头的高速旋转，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，在搅拌头移动的过程中，轴肩与工件的表面紧密接触。由搅拌针和轴肩的摩擦产生的热量使材料发生软化，并且对板材产生的挤压作用会导致板材沿焊接方向产生塑性变形，当搅拌头移动到焊接终端部时，板材末端产生膨出部，膨出部材料会被挤压加入模具中成型，最后对板材末端进行切割打磨，最终得到焊接板材以及加工零件。即在完成搅拌摩擦焊接的同时利用搅拌头挤压出的材料制造出一个全新的零件，实现一次搅拌摩擦焊接得到焊接板材和新零件的双重目的。本专利技术的具体步骤如下：首先，利用搅拌摩擦焊接垫板上的夹具固定住需搅拌摩擦焊接的板材；其次，在焊缝路径的尽头设置一成型模具，将使模具固定，模具的进料口与焊缝相对；第三，当搅拌头旋转伸入待焊板材接缝处，使得板材温度升高并软化，搅拌头行进过程产生挤压作用，导致板材末端变形，并产生膨出部，膨出部材料挤压进入所述的成型模具中形成所需的零件；最后，通过切割打磨得到焊接板材，将成型模具中的零件取出，分别得到焊接完成的板材和新的零件。所述的成型模具沿焊线中心方向尽头设置，其材料为Cr12、CrWMn、Cr12MoV，成型模具内部的开槽大小为5-100mm，形状有矩形，半圆形，椭圆形或三角形。在垫板四周设置的夹具可调，夹具置于垫板两侧，防止板材加工时发生过大形变。所述膨出部大小由搅拌头直径大小决定，直径范围5-100mm。所述的垫板为钢板、钛合金板、钨合金板或钼合金板。所述的成型模具为哈夫结构，以利于零件的取出。所述的模具内腔涂覆有脱模剂。本专利技术的技术方案之二是：一种能充分利用搅拌摩擦焊接材料的装置，它包括放置焊接板材1的底板2和搅拌头4，其特征是所述的焊接板材1通过夹具3固定在底板2上，在焊接板材的焊缝末端安装有用于成型零件的成形模具5，搅拌头4行进过程产生挤压作用，导致焊接板材末端变形，并产生膨出部，膨出部材料挤压进入所述的成型模具5中形成所需的零件。所述的成型模具5为哈夫结构，其内表面涂覆有脱模剂。本专利技术的有益效果：使用本专利技术的搅拌摩擦焊接加工装置，能够在保证生产效率的同时提高生产材料的利用率。通过本专利技术装置，在完成搅拌摩擦焊接板材的同时，还能够通过不同的模具成型，得到所需要的零件，极大地提高了材料利用率。本专利技术实现了双重利用，既保证了焊接质量，又得到了全新的零件，该零件具有与焊接板材焊缝完全相同的力学性能，可直接使用，也可作为其它备品备件使用，经过适当的机械加工和热处理还可作为其它设备的零件使用。通过适当的成型模腔设计，本专利技术可获得与冷挤压、浇铸、热压成型相当的零件。附图说明图1为本专利技术的成型装置的结构示意图。图2为本专利技术实施例一的结构示意图。图3为图2的俯视图。图4为图3的成型模具的结构示意图。图5为本专利技术实施例二的结构示意图。图6为图5的俯视图。图7为图6的成型模具的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明。实施例一。如图1所示。一种能充分利用搅拌摩擦焊接材料的方法，在完成搅拌摩擦焊接的同时利用搅拌头挤压出的材料制造出一个全新的零件，实现一次搅拌摩擦焊接得到焊接板材和新零件的双重目的。具体步骤如下：首先，利用搅拌摩擦焊接垫板上的夹具固定住需搅拌摩擦焊接的板材；在垫板四周设置的夹具可调，夹具置于垫板两侧，防止板材加工时发生过大形变。所述的垫板为钢板、钛合金板、钨合金板或钼合金板。如图1所示。其次，在焊缝路径的尽头设置一成型模具，将使模具固定，模具的进料口与焊缝相对；所述的成型模具沿焊线中心方向尽头设置，其材料为Cr12、CrWMn、Cr12MoV，成型模具内部的开槽大小为5-100mm，形状有矩形，半圆形，椭圆形或三角形。所述的成型模具为哈夫结构，以利于零件的取出，在成型模具内腔最也涂覆有脱模剂。第三，当搅拌头旋转伸入待焊板材接缝处，使得板材温度升高并软化，搅拌头行进过程产生挤压作用，导致板材末端变形，并产生膨出部，膨出部材料挤压进入所述的成型模具中形成所需的零件；所述膨出部大小由搅拌头直径大小决定，直径范围5-100mm。最后，通过切割打磨得到焊接板材，将成型模具中的零件取出，分别得到焊接完成的板材和新的零件。实施例二。如图2-4所示。一种能充分利用搅拌摩擦焊接材料的装置，在完成搅拌摩擦焊接的同时利用搅拌头挤压出的材料制造零件，该装置利用搅拌摩擦焊接垫板2上的夹具3，固定搅拌摩擦焊接板材1，如图2、3并在焊缝路径的尽头设置一组特定的成型模具5，将待焊板材置于夹具3上使其固定，当搅拌头旋转伸入待焊板材接缝处，使得板材温度升高并软化，搅拌头行进过程产生挤压作用，导致板材末端变形，出现膨出部，将膨出部挤压进入末端的成型模具5，最后通过切割打磨得到焊接板材1与加工零件7，如图4。为了便于脱模，成型模具5可设计成哈夫结构，并通过紧固件相连，在模腔内最好涂有脱模剂，所得到的零件的形状由模腔决定。详述如下：在垫板2上沿焊线中心方向尽头设置一成型模具5，成型模具5紧贴与板材1末端，通过夹具3夹紧；板材两侧分别设置一组可调夹具3来防止板材加工时发生过大形变。实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种能充分利用搅拌摩擦焊接材料的方法，其特征是在完成搅拌摩擦焊接的同时利用搅拌头挤压出的材料制造出一个全新的零件，实现一次搅拌摩擦焊接得到焊接板材和新零件的双重目的。

【技术特征摘要】
1.一种能充分利用搅拌摩擦焊接材料的方法，其特征是在完成搅拌摩擦焊接的同时利用搅拌头挤压出的材料制造出一个全新的零件，实现一次搅拌摩擦焊接得到焊接板材和新零件的双重目的。2.根据权利要求1所述的方法，其特征是它包括以下步骤：首先，利用搅拌摩擦焊接垫板上的夹具固定住需搅拌摩擦焊接的板材；其次，在焊缝路径的尽头设置一成型模具，将使模具固定，模具的进料口与焊缝相对；第三，当搅拌头旋转伸入待焊板材接缝处，使得板材温度升高并软化，搅拌头行进过程产生挤压作用，导致板材末端变形，并产生膨出部，膨出部材料挤压进入所述的成型模具中形成所需的零件；最后，通过切割打磨得到焊接板材，将成型模具中的零件取出，分别得到焊接完成的板材和新的零件。3.根据权利要求2所述的方法，其特征是所述的成型模具沿焊线中心方向尽头设置，其材料为Cr12、CrWMn、Cr12MoV，成型模具内部的开槽大小为5-100mm，形状有矩形，半圆形，椭圆形或三角形。4.根据权利要求2所述的方法，其特征是在...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓永芳，邱哲睿，杨斌，汪航，刘赣华，
申请(专利权)人：江西理工大学，
类型：发明
国别省市：江西,36