一种搅拌摩擦焊匙孔的填充方法技术

本发明专利技术的一种搅拌摩擦焊匙孔的填充方法，属于搅拌摩擦焊技术领域，具体包括以下步骤：(1)对匙孔进行扩孔处理，采用钻头将匙孔加工为圆柱状的钻孔，保证钻孔区域完全覆盖匙孔；(2)根据钻头cad模型，进行数据转化，生成加工文件；(3)按照加工文件对钻孔进行增材制造，增材制造完毕回收增材材料，并将表面加工至光滑状态，完成填充。本发明专利技术的填充方法利用增材制造技术实现了搅拌摩擦焊匙孔的填充，消除了匙孔对焊缝性能的影响，同时能够保证填补过程精准无误，填充效率高，适用多种不同形貌的匙孔；填充方法简单，采用现有设备即可完成，能够用于工业化批量生产。

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术属于搅拌摩擦焊
，具体涉及一种搅拌摩擦焊匙孔的填充方法。
技术介绍
：英国焊接研究所于1991年提出的搅拌摩擦焊(Frictionstirwelding，FSW)是一种新型固相焊技术，具有工作效率高、节能、无污染、焊接变形小、焊缝质量高等优点，在航空航天、汽车、船舶、电子等领域有着广泛的应用对象。对于常规搅拌摩擦焊，起焊处会留下一个匙孔，匙孔导致焊缝的有效宽度降低，力学性能下降。因此，匙孔是常规搅拌摩擦焊不可克服的“弱点”。目前，搅拌摩擦焊匙孔的消除或填补方法有：(1)铆接法，预先加工匙孔，与铆钉尺寸配合，再将铆钉铆入匙孔。该方法为机械连接，铆钉与金属有缝隙存在，连接效果差。(2)塞钎焊法，在匙孔内加入钎料，利用组合式焊具进行塞补焊，将多余钎料挤出，搅拌针一部分留在匙孔内。但这种方法采用半消耗性搅拌针，批量加工需要不断替换搅拌头，还需要特殊设计组合式焊具。(3)熔焊填补法，预先加工匙孔，再进行材料填充熔焊。但这种方法仅适于铝合金等可熔焊性能好的金属，且熔焊焊缝处残余应力高，气孔较多。(4)特殊设备(结构)法，回填点焊设备、可伸缩搅拌针等都是针对匙孔的消除设计的，但这些设备(结构)，构造复杂，要完成搅拌针和外围结构的相对运动，需要很高的加工精度和控制精度。
技术实现思路
：本专利技术的目的是提供一种搅拌摩擦焊匙孔的填充方法，该方法采用增材制造中的激光熔覆技术，实现搅拌摩擦焊匙孔的填充，该方法操作简单，填充效果良好。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术的一种搅拌摩擦焊匙孔的填充方法，包括以下步骤：(1)对匙孔进行扩孔处理，采用钻头将匙孔加工为圆柱状的钻孔，保证钻孔区域完全覆盖匙孔；(2)根据钻头cad模型，进行数据转化，生成加工文件；(3)按照加工文件对钻孔进行增材制造，增材制造完毕回收增材材料，并将表面加工至光滑状态，完成填充。所述的步骤(1)中，钻孔直径大于匙孔最大直径2mm以上，钻孔深度大于匙孔深度2mm以上。所述的步骤(1)中，钻头尺寸根据不同的母材厚度及匙孔大小进行设计，并录入到cad模型库中。所述的步骤(1)中，钻头为非消耗性，可反复使用，但由于多次使用造成的表面磨损，需重新测量尺寸，并更新cad模型。所述的步骤(1)中，钻头钻速为500～3000r/min。所述的步骤(2)中，加工文件的生成过程为：根据预先录入的钻头cad模型，将其转换为stl模型，进行定位，确定制造深度，并定义扫描路径，最终生成加工文件；所述的步骤(3)中，增材制造方式为激光熔覆。所述的步骤(3)中，激光熔覆过程参数为：激光功率为1000～2200W，扫描速度为2～8mm/s。所述的步骤(3)中，增材材料为丝状或粉末状态，增材材料与母材一致，或为其他能够与母材相熔合的单一或混合粉末材料，目的为增强匙孔填充处的性能。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术的填充方法利用增材制造技术实现了搅拌摩擦焊匙孔的填充，消除了匙孔对焊缝性能的影响。(2)本专利技术的填充方法采用激光熔覆技术进行填补，能够保证填补过程精准无误，连接效果好，适用多种金属匙孔的填充。(3)本专利技术的填充方法采用的设备无需通过复杂设计，市面现有设备即可完成。(4)本专利技术的填充方法针对不同形貌的匙孔，由于扩孔时钻头一致，可用一套程序完成，填充效率高，可用于工业化批量生产。附图说明：图1为本专利技术填充过程示意图，其中：图(a)为扩孔过程示意图，其中：1-母材，2-合金钻头，3-匙孔，D1-匙孔最大直径，D2-合金钻头直径；图(b)为扩孔后状态示意图；图(c)为填充后状态示意图，其中：4-激光器，5-填充区域。具体实施方式：下面结合实施例对本专利技术作进一步的详细说明。实施例1一种搅拌摩擦焊匙孔的填充方法，其填充过程示意图如图1所示，包括以下步骤：(1)对匙孔3进行扩孔处理，扩孔过程示意图如图(a)所示，采用合金钻头2将匙孔3加工为圆柱状的钻孔，根据匙孔最大直径D1，选择对应的合金钻头2，合金钻头2的直径D2大于D12mm以上，并录入到cad模型库中，合金钻头2钻速为500r/min，加工完成的钻孔直径大于匙孔最大直径D12mm以上，钻孔深度大于匙孔深度2mm以上，保证钻孔区域完全覆盖匙孔3，扩孔后状态示意图如图(b)所示；(2)根据预先录入的D2尺寸的合金钻头2的cad模型，将其转换为stl模型，进行定位，确定制造深度，并定义扫描路径，最终生成加工文件；(3)按照加工文件，采用激光器4对钻孔进行激光熔覆，熔覆材料为与母材1相同的粉末状材料，激光功率为1000W，扫描速度为2mm/s，激光熔覆完毕回收粉末状熔覆材料，并将表面机械加工至光滑美观状态，完成填充，形成填充区域5，填充后状态示意图如图(c)所示。实施例2一种搅拌摩擦焊匙孔的填充方法，其填充过程示意图如图1所示，包括以下步骤：(1)对匙孔3进行扩孔处理，扩孔过程示意图如图(a)所示，采用合金钻头2将匙孔3加工为圆柱状的钻孔，根据匙孔最大直径D1，选择对应的合金钻头2，合金钻头直径D2大于D12mm以上，并录入到cad模型库中，当合金钻头2多次使用造成的表面磨损，重新测量合金钻头2尺寸，并更新cad模型，合金钻头2钻速为3000r/min，加工完成的钻孔直径大于匙孔最大直径D12mm以上，钻孔深度大于匙孔深度2mm以上，保证钻孔区域完全覆盖匙孔3，扩孔后状态示意图如图(b)所示；(2)根据预先录入的D2尺寸的合金钻头2的cad模型，将其转换为stl模型，进行定位，确定制造深度，并定义扫描路径，最终生成加工文件；(3)按照加工文件，采用激光器4对钻孔进行激光熔覆，熔覆材料为能与母材1相熔合的单一或混合丝状材料，激光功率为2200W，扫描速度为8mm/s，激光熔覆完毕回收丝状熔覆材料，并将表面机械加工至光滑美观状态，完成填充，形成填充区域5，填充后状态示意图如图(c)所示。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种搅拌摩擦焊匙孔的填充方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对匙孔进行扩孔处理，采用钻头将匙孔加工为圆柱状的钻孔，保证钻孔区域完全覆盖匙孔；(2)根据钻头cad模型，进行数据转化，生成加工文件；(3)按照加工文件对钻孔进行增材制造，增材制造完毕回收增材材料，并将表面加工至光滑状态，完成填充。

【技术特征摘要】
1.一种搅拌摩擦焊匙孔的填充方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对匙孔进行扩孔处理，采用钻头将匙孔加工为圆柱状的钻孔，保证钻孔区域完全覆盖匙孔；(2)根据钻头cad模型，进行数据转化，生成加工文件；(3)按照加工文件对钻孔进行增材制造，增材制造完毕回收增材材料，并将表面加工至光滑状态，完成填充。2.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊匙孔的填充方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，钻孔直径大于匙孔最大直径2mm以上，钻孔深度大于匙孔深度2mm以上。3.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊匙孔的填充方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，钻头钻速为500～3000r/min。4.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊匙孔的填...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕赞，姬书得，岳玉梅，高双胜，马琳，
申请(专利权)人：沈阳航空航天大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21