随动式改善Al/Cu搅拌摩擦焊焊缝组织的方法，其步骤为：（1）调节工作最低压强，并调整组织改性机构最低下压量；（2）用调控机构调整组织改性机构位置,双滚轮的组织改性机构（II）中两个滚轮分别对应Al/Cu侧的机械热影响区全部以及焊缝热影响区、焊核区的一部分；（3）组织改性机构温控系统开机，设置改性温度，组织改性机构（I）设置滚轮温度T1=290~315℃；组织改性机构（II）预设Al侧滚轮温度T2=275~290℃，Cu侧滚轮温度T3=480~510℃，将三个滚轮加热至改性温度后加热停止；（4）搅拌摩擦焊机开机焊接开始，同时组织改性机构开始工作，利用组织改性机构温控系统保证工作时达到并稳定在步骤（3）设置的改性温度温度至焊缝改性结束，焊接结束即可实现对热影响区组织的改性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锻压冶金技术，具体是改善Al/Cu搅拌摩擦焊焊缝组织提高力学性能的技术。
技术介绍
搅拌摩擦焊是英国焊接研究所于1991年专利技术的专利焊接技术，它因为热输入小、不容易产生金属间化合物、半固态焊接等特点广泛的应用于常规熔化焊难以实现的异种金属的焊接。但是由于该焊接方法是半固态连接，当异种金属熔点相差较大时焊缝易产生缺陷，如焊核区的孔洞、隧道缺陷，机械热影响区的微裂纹等。Al/Cu异种焊接在贵重电器行业中有着极其广阔的应用前景，但是在传统的熔化焊中由于焊接温度较高，生成大量的呈硬脆态金属间化合物而导致力学性能极差、电导率也受到影响；搅拌摩擦焊的热输入较低，极大的减少了金属间化合物的生成，但由于Al/Cu熔点、热胀系数相差极大，焊缝的焊核区长表现出的孔洞、隧道缺陷，机械热影响区由于金属件化合物大量的聚集、拉长、长大，焊后残余应力表现为易断裂的拉应力，常出现微裂纹等缺陷。力学性能和电导率仍受限制。锻压可以改善金属组织、提高金属性能，锻压按照按变形温度锻压可分为热锻压、冷锻压、温锻压和等温锻压等。热锻压是在金属再结晶温度以上进行的锻压。此时的金属具有较高的塑性、较低的变形抗力且可以发生动态再结晶，既可以减少锻造开裂的可能又能依靠锻压力和再结晶的双重作用使粗大的晶粒细化的同时释放残余应力。焊接过程中产生大量的热，利用焊接时产生的残余热量和少量外加热源的热量可以使组织稳定达到再结晶温度以上实现随动式碾压冶金。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种随动式改善Al/Cu搅拌摩擦焊焊缝组织的方法。本专利技术是随动式改善Al/Cu搅拌摩擦焊焊缝组织的方法，其步骤为：（1）步骤一：调节工作最低压强，并调整组织改性机构最低下压量；（2）步骤二：用调控机构调整组织改性机构位置，既单滚轮的组织改性机构I中滚轮覆盖焊核区的全部、机械热影响区一部分；双滚轮的组织改性机构II中两个滚轮分别对应Al/Cu侧的机械热影响区全部以及焊缝热影响区、焊核区的一部分；（3）步骤三：温控系统开机，设置改性温度，组织改性机构I设置滚轮温度T1=290~315℃；组织改性机构II预设Al侧滚轮温度T2=275~290℃，Cu侧滚轮温度T3=480~510℃，将三个滚轮加热至改性温度后加热停止；（4）步骤四：搅拌摩擦焊机开机焊接开始，同时组织改性机构开始工作，利用组织改性机构对热影响区组织进行热轧改性，利用焊接预热和加热装置为组织改性机构提供内能，利用温控系统保证工作时达到并稳定在步骤三设置的改性温度温度至焊缝改性结束，焊接结束即可实现对热影响区组织的改性。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：该方法可以充分利用搅拌摩擦焊的焊后残余热量与顶锻力对于Al/Cu搅拌摩擦焊可以有效的起到去除孔洞和隧道缺陷、轧碎粗大金属间化合物、细化焊缝晶粒、释放改善残余应力提高焊缝的力学性能和电导率的作用；装置结构简单稳定性强，可以不需要对搅拌摩擦焊机进行改造便可以直接加装于机头后部用于焊接；轧制机构的运动部分采用带有预紧力的柔性运动装置，极大的增强了装置的使用适应性。附图说明图1为本方法流程图，图2为本方法装置示意图，图3为本方工作区域示意图。具体实施方式如图1所示，本专利技术是随动式改善Al/Cu搅拌摩擦焊焊缝组织的方法，其步骤为：（1）步骤一：调节工作最低压强，并调整组织改性机构最低下压量；（2）步骤二：用调控机构调整组织改性机构位置，既单滚轮的组织改性机构I中滚轮覆盖焊核区的全部、机械热影响区一部分；双滚轮的组织改性机构II中两个滚轮分别对应Al/Cu侧的机械热影响区全部以及焊缝热影响区、焊核区的一部分；（3）步骤三：温控系统开机，设置改性温度，组织改性机构I设置滚轮温度T1=290~315℃；组织改性机构II预设Al侧滚轮温度T2=275~290℃，Cu侧滚轮温度T3=480~510℃，将三个滚轮加热至改性温度后加热停止；（4）步骤四：搅拌摩擦焊机开机焊接开始，同时组织改性机构开始工作，利用组织改性机构对热影响区组织进行热轧改性，利用焊接预热和加热装置为组织改性机构提供内能，利用温控系统保证工作时达到并稳定在步骤三设置的改性温度温度至焊缝改性结束，焊接结束即可实现对热影响区组织的改性。以上所述方法的步骤一中组织改性机构最低下压量为组织改性机构I的滚轮相对于焊核区下压量△Z1=0.2~0.35mm，组织改性机构II的滚轮相对于机械热影响区下压量△Z2=0.2~0.4mm。以上所述方法的步骤一中组织改性机构的工作压强P满足P=15~25MPa；温控系统保证轧制时达到目标温度且稳定的过程的能量转变可表示为Q1+Q2=E3+Q4，其中Q1源于焊接余热，Q2源于加热装置产热，E3为组织转变，Q4为系统散热。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本专利技术的方法，采用母材为1080纯铝和T6紫铜，母材尺寸均为300×150×4mm，焊前用锉刀去除氧化膜并用丙酮擦洗。其工作过程可以概述为以下步骤：步骤一、装夹搅拌头步骤二、安装、调整组织改性机构，安装组织改性机构包括在X方向上用于改善焊核区组织的组织改性机构I紧靠搅拌头、用于改善两侧机械热影响区组织的组织改性机构II安装于组织改性机构I之后，以及压力机构和工作压力的选取，可采用压缩弹簧为机构提供压力，根据机构选取工艺参数：弹簧预紧力F满足：其中P为工作压强，h为滚轮宽度，R为滚轮半径,η为传动效率，经计算弹簧最少预紧力为4KN，因此轧制机构实际最小工作压力约20MPa；调整组织改性机构：Y方向为，组织改性机构I的滚轮覆盖焊核区、组织改性机构II的滚轮覆盖机械热影响区全部以及焊缝热影响区、焊核区的一部分；Z方向组织改性机构I的滚轮相对于焊核区下压量△Z1=0.3mm，组织改性机构II的滚轮相对于机械热影响区下压量△Z2=0.35mm。温控系统开机，设置改性温度，将滚轮加热至预定温度后加热停止。设置滚轮温度T1=300℃；碾压机构2预设Al侧滚轮温度T2=280℃，Cu侧滚轮温度T3=490℃，将滚轮加热至预定温度后加热停止。搅拌摩擦焊机开机焊接开始，同时组织改性机构开始工作，利用组织改性机构热影响区组织进行热轧改性，利用焊接预热和加热装置为组织改性机构提供内能，利用温控系统保证工作时达到目标温度且稳定，焊接结束即可实现对热影响区组织的改性。温控系统保证轧制时达到目标温度且稳定的过程的能量转变可表示为Q1+Q2=E3+Q4，其中Q1源于焊接余热，Q2源于加热装置产热，E3为组织转变，Q4为系统散热。对于本领域技术人员而言，显然本专利技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本专利技术的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本专利技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本专利技术的范围有所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在强力要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本专利技术内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。本文档来自技高网...
【技术保护点】
随动式改善Al/Cu搅拌摩擦焊焊缝组织的方法，其步骤为：（1）步骤一：调节工作最低压强，并调整组织改性机构最低下压量；（2）步骤二：用调控机构调整组织改性机构位置，既单滚轮的组织改性机构（I）中滚轮覆盖焊核区的全部、机械热影响区一部分；双滚轮的组织改性机构（II）中两个滚轮分别对应Al/Cu侧的机械热影响区全部以及焊缝热影响区、焊核区的一部分；（3）步骤三：组织改性机构温控系统开机，设置改性温度，组织改性机构（I）设置滚轮温度T1=290~315℃；组织改性机构（II ）预设Al侧滚轮温度T2=275~290℃，Cu侧滚轮温度T3=480~510℃，将三个滚轮加热至改性温度后加热停止；（4）步骤四：搅拌摩擦焊机开机焊接开始，同时组织改性机构开始工作，利用组织改性机构对热影响区组织进行热轧改性，利用焊接预热和加热装置为组织改性机构提供内能，利用组织改性机构温控系统保证工作时达到并稳定在步骤三设置的改性温度温度至焊缝改性结束，焊接结束即可实现对热影响区组织的改性。
【技术特征摘要】
1.随动式改善Al/Cu搅拌摩擦焊焊缝组织的方法，其步骤为：（1）步骤一：调节工作最低压强，并调整组织改性机构最低下压量；（2）步骤二：用调控机构调整组织改性机构位置，既单滚轮的组织改性机构（I）中滚轮覆盖焊核区的全部、机械热影响区一部分；双滚轮的组织改性机构（II）中两个滚轮分别对应Al/Cu侧的机械热影响区全部以及焊缝热影响区、焊核区的一部分；（3）步骤三：组织改性机构温控系统开机，设置改性温度，组织改性机构（I）设置滚轮温度T1=290~315℃；组织改性机构（II ）预设Al侧滚轮温度T2=275~290℃，Cu侧滚轮温度T3=480~510℃，将三个滚轮加热至改性温度后加热停止；（4）步骤四：搅拌摩擦焊机开机焊接开始，同时组织改性机构开始工作，利用组织改性机构对热影响区组织进行热轧改性，利用焊接预热和加热装置为组织改性机构提供内能，利用组织改性机构温控系统保证工作时达到并稳定在步骤三设置的改性温度温度至焊缝改性结束，焊接结束即可实现对热影响区组织的改性。2.根据权利要求1所述的随动式改善Al/Cu搅拌摩擦焊焊缝组织的方法，其特征在于：步骤二安装、调整组织改性机构，安装组织改性机构包括在X方向上用于改善焊核区组织的改性机构I紧靠搅拌头、用于...
【专利技术属性】
技术研发人员：张忠科，廖蕴博，王亚俊，于洋，胥春龙，张剑飞，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62
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