一种非平面板的搅拌摩擦焊用静止轴肩、制备及焊接方法技术

本发明专利技术公开了一种非平面板的搅拌摩擦焊用静止轴肩、制备及焊接方法，所述的静止轴肩的底端为与所焊接的非平面板表面相配合的非平面结构，焊接时，所述的静止轴肩的压入非平面板表面的下方，在垂直方向上，所述的静止轴肩的底面与非平面板的表面相对应的任意两点之间的间距为0‑0.1mm。本发明专利技术根据所需焊接的非平面板的表面形状及尺寸变化将静止轴肩的底端设计成与其表面完全匹配的非平面底面，焊接过程中，静止轴肩的底端与所焊接的焊缝的表面完全贴合且紧密接触，实现了对非平面板的焊接，而且该静止轴肩安装方便且适用性广。

A stationary shaft shoulder for friction stir welding of non planar plates, fabrication and welding methods

The invention discloses a stationary shaft shoulder for friction stir welding of non-planar plates, a preparation method and a welding method. The bottom end of the stationary shaft shoulder is a non-planar structure matching the surface of the welded non-planar plate. During welding, the stationary shaft shoulder is pressed under the surface of the non-planar plate and in the vertical direction, the stationary shaft shoulder is described. The distance between the bottom surface of the shaft shoulder and the surface of the non planar plate is between 0 and 0.1mm. According to the change of the surface shape and size of the non-planar plate to be welded, the bottom of the static shoulder is designed to be a non-planar bottom that matches its surface perfectly. During the welding process, the bottom of the static shoulder completely meets and closely contacts the surface of the welded seam, thus realizing the welding of the non-planar plate, and the static welding is realized. The shaft shoulder is easy to install and has wide applicability.

【技术实现步骤摘要】
一种非平面板的搅拌摩擦焊用静止轴肩、制备及焊接方法
本专利技术属于搅拌摩擦焊领域，具体涉及一种非平面板的搅拌摩擦焊用静止轴肩、制备及焊接方法。
技术介绍
自搅拌摩擦焊技术于1991年被英国焊接研究所专利技术以来，因其热输入低、焊接变形小、焊缝微观组织及力学性能良好等诸多优点，己被广泛应用在航空、航天、高速舰船、汽车工业、高速列车等制造领域。为了克服传统搅拌摩擦焊技术沿板厚方向温度均匀性差、焊接表面易过热以及焊接减薄等局限性，英国焊接研究所在传统FSW基础上将轴肩与搅拌针分离，开发出静止轴肩(1)搅拌摩擦焊技术。现有《静止轴肩搅拌摩擦焊装置》(CN201610506741.6)，提出了一种实现轴肩静止的搅拌摩擦焊装置，适合于焊接热输入敏感的材料；现有《一种搅拌摩擦焊的静止轴肩焊接装置》(CN201420240365.7)，提出了一种用于平板对接的静止轴肩焊接装置，被挤入静止轴肩肩体的材料更方便、更容易清理；现有《一种焊后材料表面无减薄的新型搅拌摩擦焊焊具》(CN201610524886.9)，提出了一种用于平板对接的静止轴肩搅拌摩擦焊焊接装置，解决了搅拌摩擦焊焊后减薄的问题；现有《无倾角静止轴肩搅拌摩擦焊焊接工具》(CN201620629770.7)，提出了一种用于平板对接及任意角焊缝的无倾角静止轴肩搅拌摩擦焊焊接工具。。现有技术虽然均提出了采用静止轴肩搅拌摩擦焊技术焊接平板焊缝或角焊缝，但很难实现非平面板的焊接。为解决搅拌摩擦焊焊接不等厚板的技术难题，现提出一种用于焊接非平面板的搅拌摩擦焊用静止轴肩、静止轴肩制作方法和采用该轴肩进行焊接的方法。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出一种非平面板的搅拌摩擦焊用静止轴肩、制备及焊接方法。实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：一种用于焊接非平面板的搅拌摩擦焊用静止轴肩，其特征在于：所述的静止轴肩的底端为与所焊接的非平面板表面相配合的非平面结构，焊接时，所述的静止轴肩的压入非平面板表面的下方，在垂直方向上，所述的静止轴肩的底面与非平面板的表面相对应的任意两点之间的间距为0-0.1mm。作为本专利技术的进一步改进，所述的非平面板表面为呈阶梯型的不等厚板，所述的静止轴肩的底端为与不等厚板表面相配合的凸台结构，所述的凸台结构在垂直方向上的高度差与所焊接的不等厚板的厚度差相同。作为本专利技术的进一步改进，所述的凸台结构包括与所焊接的不等厚板的厚板表面相配合的上台面和与薄板相配合的下台面。作为本专利技术的进一步改进，所焊接的非平面板表面为呈拱桥状的曲面板，所述的静止轴肩的底端为与所焊接的曲面板表面相配合的曲面结构，所述的曲面结构的曲率变化与所焊接的曲面板表面的曲率变化相一致。作为本专利技术的进一步改进，所述的静止轴肩的底端设有用于安装搅拌头的贯穿孔，所述的贯穿孔的对称轴与所述的静止轴肩上端面的对称轴共线。作为本专利技术的进一步改进，所述的贯穿孔的内径与搅拌头的外径之间的间隙小于0.1mm，所述的贯穿孔的深度小于搅拌头的尺寸。一种制备以上所述的一种用于焊接非平面板的搅拌摩擦焊用静止轴肩的方法：包括采用机加工将静止轴肩的底端加工为与所焊接的非平面板表面相配合的非平面底端。采用以上所述的静止轴肩焊接非平面板的方法，选择与所焊接的非平面板表面相匹配的静止轴肩进行焊接。本专利技术的有益效果：本专利技术根据所需焊接的非平面板的表面形状及尺寸变化，将静止轴肩的底端设计成与其表面完全匹配的非平面底面，焊接过程中，静止轴肩的底端与所焊接的焊缝的表面完全贴合且紧密接触，实现了对非平面板的焊接，而且该静止轴肩安装方便且适用性广。附图说明图1为本专利技术的第一种实施例中所焊接的不等厚板示意图；图2为焊接图1所示的不等厚板所采用的静止轴肩的结构示意图；图3为第一种实施例中的轴肩与搅拌头固定相连的结构示意图；图4为本专利技术的第二种实施例中所焊接的曲面示意图；图5为焊接图4所示的曲面所采用的静止轴肩的结构示意图；其中：1-静止轴肩，100-曲面结构，101-上台面，102-下台面，11-贯穿孔，2-不等厚板，201-厚板，202-薄板，3-搅拌头，4-曲面板。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。下面结合附图对本专利技术的应用原理作详细的描述。如图1-3所示的本专利技术的第一种实施例，将两块厚度不一样的焊接板分别为厚度比较大的厚板201和较薄的薄板202焊接在一起形成表面为阶梯型的不等厚板2。采用底端为具有凸台结构的静止轴肩1焊接阶梯型的不等厚板2，所述的凸台结构包括与所焊接的不等厚板2的阶梯型表面相配合的上台面101和与薄板202相配合的下台面102。为了能够与不等厚板2的阶梯型表面紧密接触，所述的静止轴肩1的底端的凸台结构在垂直方向上的高度差与所焊接的不等厚板2的厚度差相同。如图4-5所示的本专利技术的第二种实施例，所焊接的非平面板表面为呈拱桥状的曲面板4，所述的静止轴肩1的底端为与所焊接的曲面板2表面相配合的曲面结构100，所述的曲面结构100的曲率变化与所焊接的曲面板2表面的曲率变化相一致。综上，所述的静止轴肩1的底端设计成与所焊接的焊接板表面相一致的非平面结构，焊接过程中，将搅拌头3逐渐下压直至所述的静止轴肩1的压入非平面板表面的下方，并且保证在垂直方向上，所述的静止轴肩1的底面与所焊接的非平面板的表面相对应的任意两点之间的间距为0-0.1mm。焊接过程中，所述的静止轴肩1通过设置在底端的贯穿孔11与搅拌头3相连，所述的贯穿孔11的对称轴与所述的静止轴肩1上端面的对称轴共线。焊接时，所述的搅拌头3准确的对准焊接缝的位置，静止轴肩1的底端与焊缝两端的表面相匹配。同时，本专利技术中所述的贯穿孔11的内径与搅拌头3的外径之间的间隙小于0.1mm，所述的贯穿孔11的深度小于搅拌头3的尺寸。为了制作以上所述的静止轴肩1，可采用机加工的方法，如铣加工方法在具有将静止轴肩1平面底端加工为与所焊接的非平面板表面相配合的非平面底端。应用以上所述的静止轴肩1焊接非平面板的方法，包括以下步骤：首先根据所述焊接的非平面板2在焊缝两侧表面的形状选择或制作底端与之相配合的静止轴肩1；然后将搅拌头3通过静止轴肩1的贯穿孔11固定在一起组装成搅拌摩擦焊焊具；最后将搅拌头3对准焊接缝的位置、下压直至静止轴肩底端表面上的任意一点低于所焊接的非平面板的表面0-0.1mm，之后完成焊接。以上显示和描述了本专利技术的基本原理和主要特征和本专利技术的优点。本行业的技术人员应该了解，本专利技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本专利技术的原理，在不脱离本专利技术精神和范围的前提下，本专利技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本专利技术范围内。本专利技术要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于焊接非平面板的搅拌摩擦焊用静止轴肩，其特征在于：所述的静止轴肩(1)的底端为与所焊接的非平面板表面相配合的非平面结构，焊接时，所述的静止轴肩(1)的压入非平面板表面的下方，在垂直方向上，所述的静止轴肩的底面与非平面板的表面相对应的任意两点之间的间距为0‑0.1mm。

【技术特征摘要】
1.一种用于焊接非平面板的搅拌摩擦焊用静止轴肩，其特征在于：所述的静止轴肩(1)的底端为与所焊接的非平面板表面相配合的非平面结构，焊接时，所述的静止轴肩(1)的压入非平面板表面的下方，在垂直方向上，所述的静止轴肩的底面与非平面板的表面相对应的任意两点之间的间距为0-0.1mm。2.根据权利要求1所述的一种用于焊接非平面板的搅拌摩擦焊用静止轴肩，其特征在于：所述的非平面板表面为呈阶梯型的不等厚板(2)，所述的静止轴肩(1)的底端为与不等厚板(2)表面相配合的凸台结构，所述的凸台结构在垂直方向上的高度差与所焊接的不等厚板(2)的厚度差相同。3.根据权利要求2所述的一种用于焊接非平面板的搅拌摩擦焊用静止轴肩，其特征在于：所述的凸台结构包括与所焊接的不等厚板(2)的厚板(201)表面相配合的上台面(101)和与薄板(202)相配合的下台面(102)。4.根据权利要求1所述的一种用于焊接非平面板的搅拌摩擦焊用静止轴肩，其特征在于：所焊接的非平面板表面为呈拱桥状的曲面板(4)，所述的静...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐红勇，吉华，郭伟强，邓建峰，李文晓，王晓涛，吴廷光，洪晓祥，张阳阳，
申请(专利权)人：航天工程装备苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32