一种提高厚板焊缝底部金属流动的偏心搅拌摩擦焊方法技术

本发明专利技术公开了一种提高厚板焊缝底部金属流动的偏心搅拌摩擦焊方法，涉及搅拌摩擦焊技术领域，本发明专利技术包括以下步骤:设置搅拌头装置，搅拌头装置包括轴肩以及设置在轴肩底部的搅拌针，搅拌针中轴线与轴肩中轴线相互重合，搅拌针端部设有端部块，端部块整体呈等边三角块结构，端部块中轴线与搅拌针中轴线相互平行，且端部块中轴线与搅拌针中轴线距离为d；用砂纸去除2a12铝合金板的表面和对接面氧化膜；使用夹具将两块一定厚度的2a12铝合金板完全固定；采用带左螺纹搅拌针进行焊接，具体焊接工艺参数为旋转速度600r/min，焊接速度60mm/min，轴肩直径40mm，轴肩下压量为h。本发明专利技术为一种提高厚板焊缝底部金属流动的偏心搅拌摩擦焊方法，焊接效果好。焊接效果好。焊接效果好。

【技术实现步骤摘要】
一种提高厚板焊缝底部金属流动的偏心搅拌摩擦焊方法


[0001]本专利技术涉及搅拌摩擦焊
，特别涉及一种提高厚板焊缝底部金属流动的偏心搅拌摩擦焊方法。

技术介绍

[0002]搅拌摩擦焊是一种新型的固态连接技术，其实质是通过高速旋转搅拌头与被焊工件搅拌、摩擦产热使金属达到塑性状态，发生充分流动而形成致密焊缝。焊接时母材金属不熔化，可避免传统熔焊过程中形成的焊接裂纹、气孔等缺陷，接头质量高，已被广泛应用于铝及其合金等轻金属材料焊接。
[0003]搅拌摩擦焊作为一种固态连接方法，其利用了高速旋转的搅拌头与工件摩擦产生的热量使工件达到塑性状态，在搅拌针的挤压作用下，塑性金属逐渐填充空腔，最终形成一条无缺陷的焊缝。然而，在进行厚板焊接过程中，由于焊缝上部金属因受到轴肩和搅拌针的共同作用，焊缝金属温度够高，金属流动较充分；而焊缝底部金属仅受到搅拌针端部作用，驱动力较小，焊缝金属温度较低，金属流动不充分，导致容易在接头内部形成未焊合、孔洞等缺陷。目前解决的方法主要是通过焊前辅助加热的方法，对焊板材底部进行焊前加热，以提高焊缝底部金属温度，减小搅拌针端部挤压区周边金属的变形抗力，提高搅拌针端部挤压区内塑化金属的流动能力，但这一方法对辅助加热装置和使用成本提出了更高的要求，不利于推广使用。
[0004]现有的搅拌摩擦焊在工作过程中，焊缝底部金属仅受到搅拌针端部作用，驱动力较小，焊缝金属温度较低，金属流动不充分，导致容易在接头内部形成未焊合、孔洞等缺陷，最终造成焊接效果差，且现有的处理方式是通过对焊板材底部进行焊前加热，以提高焊缝底部金属温度，减小搅拌针端部挤压区周边金属的变形抗力，提高搅拌针端部挤压区内塑化金属的流动能力，但这一方法对辅助加热装置和使用成本高，不利于推广，为此，我们提出一种提高厚板焊缝底部金属流动的偏心搅拌摩擦焊方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种提高厚板焊缝底部金属流动的偏心搅拌摩擦焊方法，可以有效解决
技术介绍
中，现有的搅拌摩擦焊在工作过程中，焊缝底部金属仅受到搅拌针端部作用，驱动力较小，焊缝金属温度较低，金属流动不充分，导致容易在接头内部形成未焊合、孔洞等缺陷，最终造成焊接效果差，且现有的处理方式是通过对焊板材底部进行焊前加热，以提高焊缝底部金属温度，减小搅拌针端部挤压区周边金属的变形抗力，提高搅拌针端部挤压区内塑化金属的流动能力，但这一方法对辅助加热装置和使用成本高，不利于推广。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种提高厚板焊缝底部金属流动的偏心搅拌摩擦焊方法，包括以下步骤：
[0007]S1：设置搅拌头装置，所述搅拌头装置包括轴肩以及设置在轴肩底部的搅拌针，所
述搅拌针中轴线与轴肩中轴线相互重合，所述搅拌针端部设有端部块，所述端部块整体呈等边三角块结构，所述端部块中轴线与所述搅拌针中轴线相互平行，且所述端部块中轴线与搅拌针中轴线距离为d，偏心距离d分别为0.1mm，0.2mm，0.3mm，0.4mm；
[0008]S2：用砂纸分别将两块一定厚度的2a12铝合金板的表面和对接面氧化膜去除，再用去污剂擦拭清理油污以及杂质；
[0009]S3：使用夹具将两块一定厚度的2a12铝合金板完全固定；
[0010]S4：采用带左螺纹搅拌针进行焊接，具体焊接工艺参数为旋转速度600r/min，焊接速度60mm/min，轴肩直径40mm，轴肩下压量为h。
[0011]其中，步骤S1中，所述搅拌针整体呈倒置圆台桩结构，所述搅拌针侧壁设有左螺纹。
[0012]其中，所述端部块采用焊接的方式固定在搅拌针端部，且所述端部块中轴线与搅拌针中轴线距离d的大小根据实际需要进行调控，通过设定设定端部块中轴线与搅拌针中轴线，既通过设定端部块位于搅拌针底部的位置，使得搅拌针旋转过程中产生一定离心力。
[0013]其中，步骤S2中去污剂选用丙酮、溴素清洗剂以及丙烯颜料清洗剂中的一种，通过丙酮、溴素清洗剂以及丙烯颜料清洗剂中的一种去除2a12铝合金板上的油污以及杂质，提高去除效果。
[0014]其中，所述搅拌头装置固定设置在稳定装置上，所述2a12铝合金板放置在放置台上，所述放置台上设有夹持组件，所述夹持组件主要用于固定夹持带焊接的2a12铝合金板。
[0015]其中，所述夹持组件包括螺纹管、螺杆、推动块、压块，两个所述螺纹管相对设置在所述放置台上部，且所述螺纹管与2a12铝合金板等高，所述螺纹管内部开设有螺纹，所述螺纹管与螺杆螺纹连接，所述螺杆与2a12铝合金板相互垂直，所述螺杆端部与所述推动块之间通过轴承连接，所述推动块另一端侧壁与2a12铝合金板侧壁相互贴合，转动螺杆，螺杆带动推动块向前移动，使得推动块从侧部挤压2a12铝合金板，保证焊接效果，所述放置台上部开设有螺纹通孔，所述螺纹通孔位于2a12铝合金板两侧，所述压块上开设有圆形通孔，所述圆形通孔内活动连接有螺丝，所述螺丝下端与螺纹通孔螺纹连接。
[0016]其中，所述放置台底部开设有安装通孔，所述放置台通过安装通孔配合螺栓安装在铣床上。
[0017]其中，所述稳定组件包括活动设置在所述放置台内部的稳定架，所述稳定架内安装有焊接模块，所述稳定架上部开设哟安装环，所述安装环内安装有陶瓷环，所述陶瓷环内设有电阻加热块，所述稳定架上设有连杆，所述连杆端部设有滑轨，所述滑轨内部设有滑块，所述滑块上设有驱动电机，所述搅拌头装置与驱动电机输出端连接，驱动电机主要用于带动搅拌头装置旋转，滑块在滑轨内部上下滑动，实现通过驱动电机带动搅拌装置下压一定高度h。
[0018]其中，所述连杆另一端部设有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆下部输出端与所述滑块连接，电动伸缩杆主要用于带动滑块上下滑动，实现通过驱动电机带动搅拌头装置下压。
[0019]其中，所述放置台内部开设有滑槽，所述稳定架底部开设有滑条，所述滑条在所述滑槽内横向滑动，通过滑条在滑槽内部横向滑动，实现带动稳定架横向滑动，最终完成两块2a12铝合金板的焊接。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0021]本专利技术中，具体是通过改变搅拌针端部形貌，将搅拌针端部设置成三角形块结构，同时设定端部偏心距大小，一方面，端部形貌为三角形块的搅拌针旋转时会产生一个额外的偏心力；另一方面，带偏心距的搅拌针端部将产生另一个偏心力，导致搅拌针端部在旋转时搅拌针端部的作用范围增大的同时，可显著增大搅拌针端部周边焊缝金属塑性流动驱动力，促使搅拌针端部周边塑性金属流动更加充分，有利于厚板底部金属形成可靠的冶金结合，本专利技术能够有效改善厚板搅拌摩擦焊时由于搅拌针较短、搅拌针端部搅拌作用力较低而导致厚板焊接时底部产热量不足、金属流动较差等问题，从而提高焊接接头质量。
附图说明
[0022]图1为本专利技术一种提高厚板焊缝底部金属流动的偏心搅拌摩擦焊方法中搅拌头装置的整体结构示意图；
[0023]图2为本专利技术一种提高厚板焊缝底部金属流动的偏心搅拌摩擦焊方法中搅拌头装置的正视结构示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高厚板焊缝底部金属流动的偏心搅拌摩擦焊方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：设置搅拌头装置，所述搅拌头装置包括轴肩(1)以及设置在轴肩(1)底部的搅拌针(2)，所述搅拌针(2)中轴线与轴肩(1)中轴线相互重合，所述搅拌针(2)端部设有端部块(3)，所述端部块(3)整体呈等边三角块结构，所述端部块(3)中轴线与所述搅拌针(2)中轴线相互平行，且所述端部块(3)中轴线与搅拌针(2)中轴线距离为d；S2：用砂纸分别将两块一定厚度的2a12铝合金板的表面和对接面氧化膜去除，再用去污剂擦拭清理油污以及杂质；S3：使用夹具将两块一定厚度的2a12铝合金板完全固定；S4：采用带左螺纹搅拌针进行焊接，具体焊接工艺参数为旋转速度600r/min，焊接速度60mm/min，轴肩(1)直径40mm，轴肩(1)下压量为h。2.根据权利要求1所述的一种提高厚板焊缝底部金属流动的偏心搅拌摩擦焊方法，其特征在于：步骤S1中，所述搅拌针(2)整体呈倒置圆台桩结构，所述搅拌针(2)侧壁设有左螺纹。3.根据权利要求1所述的一种提高厚板焊缝底部金属流动的偏心搅拌摩擦焊方法，其特征在于：所述端部块(3)采用焊接的方式固定在搅拌针(2)端部，且所述端部块(3)中轴线与搅拌针(2)中轴线距离d的大小根据实际需要进行调控。4.根据权利要求1所述的一种提高厚板焊缝底部金属流动的偏心搅拌摩擦焊方法，其特征在于：步骤S2中去污剂选用丙酮、溴素清洗剂以及丙烯颜料清洗剂中的一种。5.根据权利要求1所述的一种提高厚板焊缝底部金属流动的偏心搅拌摩擦焊方法，其特征在于：所述搅拌头装置固定设置在稳定装置上，所述2a12铝合金板放置在放置台(4)上，所述放置台(4)上设有夹持组件，所述夹持组件主要用于固定夹持带焊接的2a12铝合金板。6.根据权利要求5所述的一种提高厚板焊缝底部金属流动的偏心搅拌摩擦焊方法，其特征在于：所述夹持组件包括螺纹管(...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛育青，黎宁，杨平，张文妍，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：