一种搅拌摩擦焊的焊接系统及焊接方法技术方案

本申请实施例提供了一种搅拌摩擦焊的焊接系统及焊接方法。焊接系统，包括：搅拌头，用于将两个待焊接母材进行焊接形成焊缝；冷却装置，用于在焊接时对焊缝进行降温。焊接方法包括如下步骤：在搅拌头将两个待焊接母材进行焊接形成焊缝时，对焊缝进行冷却。本申请实施例解决了搅拌摩擦焊将异种材料焊接的焊接接头力学性能差的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种搅拌摩擦焊的焊接系统及焊接方法
本申请涉及搅拌摩擦焊
，具体地，涉及一种搅拌摩擦焊的焊接系统及焊接方法。
技术介绍
铝合金是一种质量较轻，高强的合金材料，近些年广泛的应用于工业生产、航空航天、轨道交通等领域；镁合金具有密度低，导热性好、轻质、强度高等优点，有广阔的应用前景，尤其是在汽车制造，轨道交通以及兵器制造行业的应用尤为突出。铝镁合金具有许多吸引人的特性，例如低密度和高比强度。据预测，不久的将来，铝镁合金的应用将迅速增长，特别是在运输行业，铝、镁合金的连接有着广泛的必要性。随着铝镁合金的快速发展和广泛应用，铝镁异种合金的焊接成为主要关注的问题，对于两种不同材料的金属合金的连接，存在着诸多困难，因为两种材料的物理、化学性质存在着较大的差异，焊接过程中存在的较大的冶金问题，容易产生脆性相。搅拌摩擦焊接广泛应用于镁合金或铝合金的焊接，对于镁铝合金异种材料的连接有着广阔的应用前景。而使用搅拌摩擦焊进行焊接时，虽然可以形成无缺陷的焊接接头，但由于铝镁物理、化学差异较大，在界面处容易形成大量的金属间化合物，降低了焊接接头的力学性能。因此，搅拌摩擦焊将异种材料焊接的焊接接头力学性能差，是本领域技术人员急需要解决的技术问题。在
技术介绍
中公开的上述信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此其可能包含没有形成为本领域普通技术人员所知晓的现有技术的信息。
技术实现思路
本申请实施例提供了一种搅拌摩擦焊的焊接系统及焊接方法，以解决搅拌摩擦焊将异种材料焊接的焊接接头力学性能差的技术问题。本申请实施例提供了一种一种搅拌摩擦焊的焊接系统，包括：搅拌头，用于将两个待焊接母材进行焊接形成焊缝；冷却装置，用于在焊接时对焊缝进行降温。本申请实施例还提供以下技术方案：一种搅拌摩擦焊的焊接方法，包括如下步骤：在搅拌头将两个待焊接母材进行焊接形成焊缝时，对焊缝进行冷却。本申请实施例由于采用以上技术方案，具有以下技术效果：在搅拌头将两个待焊接母材进行焊接形成焊缝时，冷却装置对焊缝进行降温，通过降温避免或减少在焊缝处形成金属间化合物，从而硬脆相的分布较少，焊接接头的力学性能较高。附图说明此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1为本申请实施例的一种搅拌摩擦焊的焊接系统的示意图。附图标记说明：11搅拌头，12喷管2待焊接母材。具体实施方式为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。实施例一图1为本申请实施例的一种搅拌摩擦焊的焊接系统的示意图。如图1所示，本申请实施例的搅拌摩擦焊的焊接系统，包括：搅拌头11，用于将两个待焊接母材2进行焊接形成焊缝；冷却装置，用于在焊接时对焊缝进行降温。本申请实施例的搅拌摩擦焊的焊接系统，在搅拌头将两个待焊接母材进行焊接形成焊缝时，冷却装置对焊缝进行降温，通过降温避免或减少在焊缝处形成金属间化合物，从而硬脆相的分布较少，焊接接头的力学性能较高。其中，如图1所示，搅拌头上的箭头代表搅拌头的旋转方向，待焊接母材上的箭头代表焊接方向。实施中，焊接系统还包括：温度传感器(图中未示出)，固定在所述搅拌头的后侧随着所述搅拌头11移动，且与所述冷却装置连接；其中，所述温度传感器用于感知焊缝局部的温度，且将所述温度传感器的感知温度发送至所述冷却装置，所述冷却装置具体用于根据温度传感器的感知温度，对焊缝局部进行降温。在搅拌头逐渐形成焊缝的过程中，设置在搅拌头后侧的温度传感器，实时感知刚刚形成的焊缝部分的温度，将温度传感器的感知温度发送至冷却装置。冷却装置具体用于根据温度传感器的感知温度，对焊缝局部进行局部降温。即对焊缝局部的降温，是随着焊缝形成一起进行的，是对焊缝局部进行快速冷却，进而对冷却装置的功率要求较低。实施中，如图1所示，所述冷却装置包括：喷管12，固定在所述温度传感器的后侧且随着所述搅拌头11移动，所述喷管12的出口的中心和所述搅拌头11的中心位于同一直线；储罐，与所述喷管连通，用于容纳液化的冷却气体；冷却控制单元，与所述温度传感器连接，用于根据温度传感器的感知温度，控制喷管处液化的冷却气体的流量。喷管固定在所述温度传感器的后侧，所述喷管的出口的中心和所述搅拌头的中心位于同一直线，这样，喷管的出口喷出的冷却气体对着焊缝的中心，即对焊缝的中心进行冷却。冷却控制单元与温度传感器连接，根据温度传感器的感知温度，控制喷管处液化的冷却气体的流量，是有针对性的降温。具体的，所述冷却装置还包括：支架，固定在搅拌头的后侧，所述温度传感器和所述喷管分别于所述支架固定。通过支架，能够实现温度传感器和喷管方便的固定，也能实现温度传感器和喷管随着搅拌头移动。实施中，所述冷却装置具体用于在所述搅拌头插入待焊接母材时，开启所述温度传感器和所述冷却装置，在搅拌头从待焊接母材拔出时，关闭所述温度传感器和所述冷却装置。这样，在搅拌头进行焊接的过程中，一直进行降温。具体的，所述冷却控制单元具体还用于：在温度传感器的感知温度小于预设温度时，所述喷管喷出的液化的冷却气体的流量为预设流量。在温度传感器的感知温度大于等于预设温度时，所述喷管喷出的液化的冷却气体的流量Q满足以下关系式：Q＝预设流量+流量系数×△t；其中，△t为所述温度传感器的感知温度和预设温度的差值。在搅拌头进行焊接的过程中，根据温度传感器的感知温度的不同，降温的程度不同。温度传感器的感知温度和预设温度的差值越大，喷管喷出的液化的冷却气体的流量Q越大。具体的，液化的冷却气体为液氮，所述预设流量为2升每分钟，流量系数为0.02升每分钟，所述预设温度为200摄氏度。具体的，所述喷管的出口到待焊接母材的上表面之间距离的取值是大于等于100毫米小于等于300毫米之间的任一值。这样，喷管的出口的中心和焊缝之间距离较小，能够对焊缝进行较好的冷却。具体的，所述喷管的出口到待焊接母材的上表面之间距离的取值为200毫米。具体的，所述喷管的出口的中心和所述搅拌头的中心之间距离的取值是大于等于300毫米小于等于600毫米之间的任一值。这样，喷管和搅拌头之间距离较小，能够对刚刚进行焊接的部分的进行较好的冷却。具体的，所述喷管的出口的中心和所述搅拌头的中心之间距离的取值为500毫米。具体的，对待焊接母材是铝合金和镁合金。下面结合具体实施例对本专利技术做详细的描述。本专利技术利用FSW-LM-AM本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种搅拌摩擦焊的焊接系统，其特征在于，包括：/n搅拌头，用于将两个待焊接母材进行焊接形成焊缝；/n冷却装置，用于在焊接时对焊缝进行降温。/n

【技术特征摘要】
1.一种搅拌摩擦焊的焊接系统，其特征在于，包括：
搅拌头，用于将两个待焊接母材进行焊接形成焊缝；
冷却装置，用于在焊接时对焊缝进行降温。


2.根据权利要求1所述的焊接系统，其特征在于，还包括：
温度传感器，固定在所述搅拌头的后侧随着所述搅拌头移动，且与所述冷却装置连接；
其中，所述温度传感器用于感知焊缝局部的温度，且将所述温度传感器的感知温度发送至所述冷却装置，所述冷却装置具体用于根据温度传感器的感知温度，对焊缝局部进行降温。


3.根据权利要求2所述的焊接系统，其特征在于，所述冷却装置包括：
喷管，固定在所述温度传感器的后侧且随着所述搅拌头移动，所述喷管的出口的中心和所述搅拌头的中心位于同一直线；
储罐，与所述喷管连通，用于容纳液化的冷却气体；
冷却控制单元，与所述温度传感器连接，用于根据温度传感器的感知温度，控制喷管处液化的冷却气体的流量。


4.根据权利要求3所述的焊接系统，其特征在于，所述冷却装置具体用于在所述搅拌头插入待焊接母材时，开启所述温度传感器和所述冷却装置，在搅拌头从待焊接母材拔出时，关闭所述温度传感器和所述冷却装置。


5.根据权利要求4所述的焊接系统，其特征在于，所述冷却控制单元具体还用于：
在温度传感器的感知温度小于预设温度时，所述喷管喷出的液化的冷却气体的流量为预设流量。


6.根据权利要求5所述的焊接系统，其特征在于，所述冷却控制单元具体还用于：
在温度传感器的感知温度大于等于预设温度时，所述喷管喷出的液化的冷却气体的流量Q满足以下关系式：
Q＝预设流量+流量系数×△t；
其中，△t为所述温度传感器的感知温度和预设温度的差值。

【专利技术属性】
技术研发人员：钮旭晶，吴晓明，鲁二敬，梁晨，毛孟颖，吴瑞梅，石宝岭，
申请(专利权)人：中车唐山机车车辆有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13