【技术实现步骤摘要】
一次焊接同步二次再成形无减薄搅拌摩擦焊具及焊接方法
本专利技术属于搅拌摩擦焊领域,尤其是涉及一次焊接同步二次再成形无减薄搅拌摩擦焊具及焊接方法。
技术介绍
搅拌摩擦焊(FrictionStirWelding,FSW)是英国焊接研究所(TWI)在1991年专利技术的一种新型固相连接方法,其工作原理是将高速旋转的搅拌头压入被焊金属,产生大量的摩擦热和塑性变形热使工件材料局部塑化,塑化材料在轴肩锻压下冷却形成致密的接头。FSW与传统的熔焊相比,具有热输入低,残余应力及变形小,接头力学性能优异等优点。FSW过程中无需填充材料,但轴肩需维持一定的下压量保证摩擦产热及焊缝密实与强化,焊缝塑性材料势必外溢,发生焊缝减薄现象。随着搅拌摩擦焊技术的推广及应用,焊缝减薄的负面影响日益显著。首先,焊缝减薄的发生往往伴随着焊缝的飞边缺陷,需要进行二次加工,费时费力。其次,焊缝减薄导致接头的承载能力下降,尤其针对薄板焊接时,焊缝减薄导致承载力下降更为明显。第三,焊缝变薄使焊缝边缘产生应力集中,导致构件抗疲劳性能降低。在航空航天领域结构件焊接的要求中,明确规定焊缝区域不得发生减薄现象。现有研究工作中,通常采用焊前焊缝处增材或焊后非焊缝处减材的方式来解决焊缝减薄的问题,但这些补救方法降低了工作效率,增加了焊接成本。另有报道采用静止轴肩式搅拌摩擦焊,其轴肩不发生旋转且仅作用在焊缝较薄表层,因此能够以较小的减薄量形成焊缝。但是静止轴肩式搅拌摩擦焊的焊具设计较复杂,持续工作能力和寿命有所降低,且对工况和压入量控制精度较高,限制了其在无减薄搅拌摩 ...
【技术保护点】
1.一种一次焊接同步二次再成形无减薄搅拌摩擦焊具,其特征在于:包括焊具夹持体(1)、内侧轴肩(2)、搅拌体(3)、轴肩调节螺栓(4)、针长调节螺栓(5)、轴肩紧固螺栓(6)和搅拌体紧固螺栓(7),所述焊具夹持体(1)包括一体成型且同轴设置的夹持柄(1-1)和外侧轴肩(1-2),所述的外侧轴肩(1-2)设置在夹持柄(1-1)的下部;/n在夹持柄(1-1)的轴心处设有第一螺纹通孔(1-1-2),所述的轴肩调节螺栓(4)设置在第一螺纹通孔(1-1-2)中,在轴肩调节螺栓(4)的轴心处设有第二螺纹通孔(4-1),所述的针长调节螺栓(5)设置在第二螺纹通孔(4-1)中,在外侧轴肩(1-2)的轴心处设有竖直夹持孔(1-2-2),外侧轴肩(1-2)的下端面为外边缘高于中心的凹形轴肩面(1-2-3),所述的内侧轴肩(2)设置在竖直夹持孔(1-2-2)中,且内侧轴肩(2)的上端面与轴肩调节螺栓(4)的下端面相抵,内侧轴肩(2)的下端外露在外侧轴肩(1-2)的下端面外,内侧轴肩(2)的轴心处设有容纳通孔(2-1),所述的搅拌体(3)设置在容纳通孔(2-1)中,所述的搅拌体(3)包括同轴一体成型的搅拌针座( ...
【技术特征摘要】
1.一种一次焊接同步二次再成形无减薄搅拌摩擦焊具,其特征在于:包括焊具夹持体(1)、内侧轴肩(2)、搅拌体(3)、轴肩调节螺栓(4)、针长调节螺栓(5)、轴肩紧固螺栓(6)和搅拌体紧固螺栓(7),所述焊具夹持体(1)包括一体成型且同轴设置的夹持柄(1-1)和外侧轴肩(1-2),所述的外侧轴肩(1-2)设置在夹持柄(1-1)的下部;
在夹持柄(1-1)的轴心处设有第一螺纹通孔(1-1-2),所述的轴肩调节螺栓(4)设置在第一螺纹通孔(1-1-2)中,在轴肩调节螺栓(4)的轴心处设有第二螺纹通孔(4-1),所述的针长调节螺栓(5)设置在第二螺纹通孔(4-1)中,在外侧轴肩(1-2)的轴心处设有竖直夹持孔(1-2-2),外侧轴肩(1-2)的下端面为外边缘高于中心的凹形轴肩面(1-2-3),所述的内侧轴肩(2)设置在竖直夹持孔(1-2-2)中,且内侧轴肩(2)的上端面与轴肩调节螺栓(4)的下端面相抵,内侧轴肩(2)的下端外露在外侧轴肩(1-2)的下端面外,内侧轴肩(2)的轴心处设有容纳通孔(2-1),所述的搅拌体(3)设置在容纳通孔(2-1)中,所述的搅拌体(3)包括同轴一体成型的搅拌针座(3-1)和搅拌针(3-2),所述的搅拌针座(3-1)的上端面与针长调节螺栓(5)的下端面相抵,搅拌针(3-2)外露在内侧轴肩(2)的下端面外,旋转轴肩调节螺栓(4)调节内侧轴肩(2)的伸长量,旋转针长调节螺栓(5)调节搅拌体(3)的伸长量,轴肩紧固螺栓(6)锁紧内侧轴肩(2),搅拌体紧固螺栓(7)锁紧搅拌体(3)。
2.根据权利要求1所述的一次焊接同步二次再成形无减薄搅拌摩擦焊具,其特征在于:外侧轴肩(1-2)的竖直夹持孔(1-2-2)的侧壁上设有两个垂直外侧轴肩中轴线的第三螺纹通孔(1-2-4),内侧轴肩(2)的容纳通孔(2-1)的侧壁上设有垂直内侧轴肩中轴线的水平夹持孔(2-2),且水平夹持孔(2-2)与其中一个第三螺纹通孔(1-2-4)正对相通,内侧轴肩(2)的外表面设有内侧轴肩夹持面(2-3),且内侧轴肩夹持面(2-3)与另一个第三螺纹通孔(1-2-4)正对相通,轴肩紧固螺栓(6)穿过第三螺纹通孔(1-2-4)后抵在内侧轴肩夹持面(2-3)上实现固定内侧轴肩(2),搅拌针座(3-1)外表面上设有搅拌针座夹持面(3-1-1),搅拌体紧固螺栓(7)穿过水平夹持孔(2-2)及与水平夹持孔(2-2)正相对的第三螺纹通孔(1-2-4)后抵在搅拌针座夹持面(3-1-1)上实现固定搅拌体(3)。
3.根据权利要求1所述的一次焊接同步二次再成形无减薄搅拌摩擦焊具,其特征在于:所述夹持柄(1-1)的外直径小于外侧轴肩(1-2)的外直径,夹持柄(1-1)的外表面上设有焊具夹持面(1-1-1),外侧轴肩(1-2)的外表面上设有上下两个环形散热槽(1-2-1),两个环形散热槽(1-2-1)以下的外侧轴肩(1-2)为倒锥形结构。
4.根据权利要求1所述的一次焊接同步二次再成形无减薄搅拌摩擦焊具,其特征在于:所述第一螺纹通孔(1-1-2)...
【专利技术属性】
技术研发人员:黄永宪,马潇天,孟祥晨,周荣林,王丽娟,邵天全,郝永宽,
申请(专利权)人:哈尔滨工业大学,
类型:发明
国别省市:黑龙;23
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