搅拌摩擦焊焊具及降低焊缝表面残余应力的焊接方法技术

本发明专利技术目的在于提供一种搅拌摩擦焊焊具及降低焊缝表面残余应力的焊接方法，以解决焊缝表面残余应力过大的技术问题；其结构包括搅拌针和轴肩，轴肩设置有圆柱；圆柱与轴肩具有相同的轴线；搅拌针与圆柱的下端面以同轴线的方式固定连接。所述方法包括如下步骤：步骤1：将焊具与焊机的主轴同轴线紧固连接；并将被焊母材固定在焊接平台上；步骤2：启动焊机，焊机主轴旋转，从起焊点向被焊母材上表面移动并逐渐扎入被焊母材；待圆柱的下端面扎入被焊母材上表面，直至搅拌摩擦焊焊具的轴肩的下端面与被焊母材上表面相接触时，焊机主轴停止向下移动，并开始以平动的方式沿焊接轨迹行进。本发明专利技术能够大幅改进搅拌摩擦焊的焊接效果，无需外接辅助工具。

Friction Stir Welding Tool and Welding Method for Reducing Surface Residual Stress of Weld

【技术实现步骤摘要】
搅拌摩擦焊焊具及降低焊缝表面残余应力的焊接方法
本专利技术涉及搅拌摩擦焊
，尤其是涉及一种搅拌摩擦焊焊具及降低焊缝表面残余应力的焊接方法。
技术介绍
搅拌摩擦焊是一种高质量的固相焊接方法。其基本原理是，高速旋转的焊具扎入被焊母材，直至焊具轴肩端面嵌入到母材上表面一定深度，而后焊具沿着焊接方向前进，对被焊母材施加摩擦热和锻压力，促使材料发生塑性流动并形成固态焊缝。焊具自身结构特点导致搅拌摩擦焊过程中热量输入上高下低且材料塑性变形上强下弱，不均匀的焊接热力作用导致焊缝中产生残余应力，这其中，尤以作为主要热源的焊具轴肩所形成的焊缝表面的残余应力最为显著。由于焊接中焊具轴肩端面需要对被焊母材表面嵌入一定深度，导致焊缝边缘往往就是应力集中位置，在疲劳载荷作用下，容易成为裂纹萌生开裂的薄弱区域。一直以来，人们都试图采取各种措施来降低搅拌摩擦焊缝表面的应力水平，提高接头的服役性能。申请号为CN201620461245.9的专利技术专利公开了一种电磁振荡辅助搅拌摩擦焊装置，通过将电磁振动的能量导入到焊缝深层，达到减小焊缝残余应力的目的。申请号为CN205520064的专利提出了一种能够降低焊接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种搅拌摩擦焊焊具，包括搅拌针，其特征在于，还包括轴肩，所述轴肩面向所述搅拌针一侧的端面，设置有相对于所述轴肩端面凸起的圆柱；所述圆柱与所述轴肩具有相同的轴线；所述搅拌针与所述圆柱的下端面以同轴线的方式固定连接。

【技术特征摘要】
1.一种搅拌摩擦焊焊具，包括搅拌针，其特征在于，还包括轴肩，所述轴肩面向所述搅拌针一侧的端面，设置有相对于所述轴肩端面凸起的圆柱；所述圆柱与所述轴肩具有相同的轴线；所述搅拌针与所述圆柱的下端面以同轴线的方式固定连接。2.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊焊具，其特征在于，所述轴肩面向所述搅拌针一侧未凸起的端面，内凹成圆台的侧面；所述圆台的母线与所述圆台的底面所成线面角范围为0.50至100。3.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊焊具，其特征在于，所述圆柱外凸端面的边缘设置有半径范围为0.1至0.5mm的圆角。4.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊焊具，其特征在于，所述圆柱外凸的端面上设置有螺旋槽。5.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊焊具，其特征在于，所述圆柱相对于所述轴肩端面凸起的高度范围为0.05-0.5mm。6.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊焊具，其特征在于，所述轴肩横截面的外圆直径为被焊母材厚度的3-4.5倍；所述圆柱横截面的外圆直径为被焊母材厚度的2-3倍；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张会杰，孙舒蕾，梅瑞斌，张欣，汪应玲，李星玥，
申请(专利权)人：东北大学秦皇岛分校，
类型：发明
国别省市：河北,13