一种自适应装配间隙的搅拌摩擦点焊工具和方法技术

一种自适应装配间隙的搅拌摩擦点焊工具，包括搅拌针、搅拌套和压紧环；其中，搅拌针位于搅拌套内部，搅拌针和搅拌套的端面采用凸曲面结构，搅拌针和搅拌套的端面的交接区保持相同曲面特征；压紧环套在搅拌套外。本发明专利技术同时提供了使用自适应装配间隙的搅拌摩擦点焊工具进行搅拌摩擦点焊的方法，实现自适应装配间隙的搅拌摩擦点焊连接，保证点焊结构焊接成形和力学性能稳定可靠。力学性能稳定可靠。力学性能稳定可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种自适应装配间隙的搅拌摩擦点焊工具和方法


[0001]本专利技术涉及金属焊接领域，具体而言，特别涉及带间隙结构装配的一种回填式搅拌摩擦点焊工具和焊接方法。

技术介绍

[0002]回填式搅拌摩擦点焊是由德国HZG研究中心专利技术的固相连接技术，该技术使用的点焊工具为分体式结构，由搅拌针、搅拌套和压紧环三部分组成。精确控制点焊工具三部分组件的相对运动和位移是实现工件的有效焊接的关键，焊接过程首先使高速旋转的搅拌套扎入待焊工件，利用摩擦和塑性变形产热使待焊工件材料充分软化并存储在搅拌针回抽形成的容腔内，然后在逐步回撤搅拌套时下压搅拌针，将软化的塑性金属回填，从而形成点焊接头。此方法可获得完全固相焊接接头组织，对于热敏感的高强金属材料点焊具有重要优势。
[0003]然而，回填式搅拌摩擦点焊使用的点焊工具均采用平端面结构，焊接过程对工具组件的位移和压力控制要求极高，且焊后表面极易形成“突变”的凹槽缺陷，严重削弱点焊力学性能，而且，搅拌套外径作用区为焊点承载的关键界面区，但是传统平直角的搅拌套作用区域极易出现孔洞和弱结合等缺陷。此外，大型钣金结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自适应装配间隙的搅拌摩擦点焊工具，其特征在于，包括搅拌针(1)、搅拌套(2)和压紧环(3)；其中，搅拌针(1)位于搅拌套(2)内部，搅拌针(1)和搅拌套(2)的端面采用凸曲面结构，搅拌针(1)和搅拌套(2)的端面的交接区保持相同曲面特征；压紧环(3)套在搅拌套(2)外。2.根据权利要求1所述的一种自适应装配间隙的搅拌摩擦点焊工具，其特征在于，搅拌套(2)的端面为纯球面或中心为球面与外边缘为平台的组合或中心为球面与外边缘为过渡弧面的组合，搅拌套(2)的凸曲面理论顶点到轴肩的高度为H，H取值范围为0.3～2.2mm。3.根据权利要求1或2所述的一种自适应装配间隙的搅拌摩擦点焊工具，其特征在于，搅拌针(1)的直径D1为第一工件(4)厚度h的1.5～3倍。4.根据权利要求3所述的一种自适应装配间隙的搅拌摩擦点焊工具，其特征在于，搅拌套(2)的内径D2为搅拌针(1)的直径D1的1.1～1.2倍，外径D3为搅拌针(1)的直径D1的2～3倍。5.根据权利要求4所述的一种自适应装配间隙的搅拌摩擦点焊工具，其特征在于，压紧环(3)的内径D4为直径D1的2～3倍，外径D5为直径D1的3～4倍。6.使用如权利要求1～5任一所述的点焊工具进行自适应装配间隙的搅拌摩擦点焊方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：将点焊工具的搅拌针(1)、搅拌套(2)和压紧环(3)端面与第一工件(4)形成接触但不施加预压力，定位接触零面为压紧环(3)与第一工件(4)的接触面E面；步骤二：将点焊工具的搅拌针(1)、搅拌套(2)和压紧环(3)以0.2～0.5mm/s速度同步下压，将第一工件(4)和第二工件(5)压紧，记录下压位移W；步骤三：保持压紧环(3)不动，使搅拌针(1)和搅拌套(2)开始旋转并与第二工件(5)摩擦接触，原位旋转停留2～3s后，控制搅拌套(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：王非凡，胡正根，王鹏，刘德博，吴会强，张健，王晓博，朱文俐，崔超，王宁，张超颖，邢力超，厉晓笑，马飞，刘观日，李斌，刘力源，阮小鹏，鄢东洋，董曼红，
申请(专利权)人：北京宇航系统工程研究所，
类型：发明
国别省市：