本发明专利技术提供一种钛合金辅助热源搅拌焊接装置及方法，包括搅拌头和辅助热源，所述搅拌头用于对板材进行焊接，辅助热源设置在搅拌头的前方，用于对板材的待焊接区域进行加热；所述搅拌头包括轴肩和搅拌针，所述搅拌针设置在轴肩的下端面，所述轴肩的下端面设置有弧形槽，用于增大轴肩与板材之间的接触面积，所述搅拌针的表面设置有螺旋侧槽，下部设置有凹槽，用于增大搅拌针与板材之间的接触面积，本申请所述的钛合金辅助热源搅拌焊接装置及方法，能够提高焊接区域钛合金的金属流动性，降低焊接过程中的阻力，提高焊接接头质量，减少搅拌头的磨损。搅拌头的磨损。搅拌头的磨损。
【技术实现步骤摘要】
一种钛合金辅助热源搅拌焊接装置及方法
[0001]本专利技术涉及焊接领域，具体而言，涉及一种钛合金辅助热源搅拌焊接装置及方法。
技术介绍
[0002]在加工制造中，焊接是结构件的关键成形工艺，其中，搅拌摩擦焊凭借其良好的实用性、可靠性和经济性，成为轻量化结构材料焊接的研究热点之一，在钛合金焊接领域应用广泛。
[0003]目前，利用搅拌摩擦焊焊接中厚板钛合金材料时，仍然存在以下缺点：焊接区域金属的流动性不足，导致接头易产生弱连接、隧道等成形缺陷，使焊接接头质量下降，且搅拌头磨损严重。
技术实现思路
[0004]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种钛合金辅助热源搅拌焊接装置及方法以解决现有技术中中厚板钛合金材料通过搅拌摩擦焊焊接时，焊接区域金属的流动性不足，焊接接头质量下降，且搅拌头磨损严重的问题。
[0005]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0006]一种钛合金辅助热源搅拌焊接装置，包括搅拌头和辅助热源，所述搅拌头用于对板材进行焊接，辅助热源设置在搅拌头的前方，用于对板材的待焊接区域进行加热；
[0007]所述搅拌头包括轴肩和搅拌针，所述搅拌针设置在轴肩的下端面，所述轴肩的下端面设置有弧形槽，用于增大轴肩与板材之间的接触面积，所述搅拌针的表面设置有螺旋侧槽，下部设置有凹槽，用于增大搅拌针与板材之间的接触面积。
[0008]本申请所述的钛合金辅助热源搅拌焊接装置，能够提高焊接区域钛合金的金属流动性，降低焊接过程中的阻力，提高焊接接头质量，减少搅拌头的磨损。
[0009]进一步的，所述螺旋侧槽的螺旋角度为B，则3
°
≤B≤5
°
。
[0010]这种设置能够增加搅拌针和板材的接触面积，提高金属的流动填充性能，有利于获得填充饱满无缺陷的焊接接头。
[0011]进一步的，所述搅拌头由Co基合金制备而成。
[0012]能够延长搅拌头的使用寿命，节约成本。
[0013]进一步的，所述辅助热源包括活动部和电弧加热件，所述电弧加热件安装在活动部上，用于产生电弧对板材的待焊接区域进行加热，所述活动部用于控制电弧加热件自由活动。
[0014]这种设置便于辅助热源对板材的待焊接区域进行加热。
[0015]进一步的，所述活动部包括依次相连的固定件、旋转杆、连接架、和旋转套筒，所述固定件的一端安装在操作台上，另一端与旋转杆连接，所述旋转杆能够沿着第一轴线进行
°
旋转；所述连接架上设置有滑轨，所述旋转套筒安装在滑轨上，且能够沿着滑轨移动；所述旋转套筒能够沿着第二轴线进行
°
旋转；所述旋转套筒内设置有伸缩杆，所述伸缩杆能够在
旋转套筒内自由伸缩；所述电弧加热件安装在伸缩杆上。
[0016]这种设置能够使电弧加热件自由活动，拥有较大的自由度，便于对板材100的待焊接区域进行加热，方便操作焊接。
[0017]进一步的，所述旋转套筒与板材上表面的夹角为D，则
‑
30
°
≤D≤60
°
。
[0018]这种设置便于调整板材的加热区域。
[0019]进一步的，所述伸缩杆上设置有温度探头，所述温度探头用于实时检测板材加热区域的温度。
[0020]这种设置便于控制板材待焊接区域的加热温度，提高焊接接头的焊接质量。
[0021]进一步的，还包括气体保护装置，所述气体保护装置包括第一气体喷嘴和第二气体喷嘴，所述第一气体喷嘴设置在搅拌头与辅助热源之间，用于对板材的加热区域喷射保护气体，第二气体喷嘴设置在搅拌头的后方，用于对板材的已焊接区域喷射保护气体。
[0022]这种设置能够避免焊接过程中熔融金属受外界杂质和气体的影响，提高焊接质量。
[0023]一种采用上述焊接装置的焊接方法，包括步骤：
[0024]步骤1：焊接前先测量板材的厚度H，根据H的范围调整电弧加热件、搅拌头与焊缝之间的相对位置；
[0025]步骤2：若H≤8mm，则搅拌针和电弧加热件均设置在焊缝的上端，若H＞8mm，则搅拌针设置于焊缝的一侧，电弧加热件设置于焊缝的另一侧；
[0026]步骤3：焊接时，先利用辅助热源对板材的待焊接区域进行加热，等到待焊接区域的板材温度达到设定温度时，再通过搅拌头进行焊接；
[0027]步骤4：焊接过程中，辅助热源、气体保护装置的移动速度和焊接速度一致。
[0028]这种方法能够扩大钛合金板材的熔融面积，增强焊接区域钛合金金属的流动性，提高焊接接头质量。
[0029]进一步的，在步骤1中，根据板材的厚度H和焊接功率P，调整电弧加热件和搅拌针之间的距离L；
[0030]若H≤8mm，P≤800w，则L≤10mm；
[0031]若H≤8mm，P＞800w，则L＞10mm；
[0032]若H＞8mm，P≤1000w，则L≤10mm；
[0033]若H＞8mm，P＞1000w，则L＞10mm。
[0034]这种控制方法能够增强焊接区域金属的流动性，提高板材的焊接质量，同时还能提高焊接速度。
[0035]进一步的，在步骤2中，当H＞8mm时，电弧加热件的第一平行线与搅拌针的第二平行线之间的距离为X，1mm≤X≤5mm。
[0036]这种设置在板材的厚度较大时，能够扩大焊接区域的面积，增强板材的焊接强度。
[0037]相对于现有技术，本专利技术所述的钛合金辅助热源搅拌焊接装置及方法具有以下优势：能够提高焊接区域钛合金的金属流动性，降低焊接过程中的阻力，提高焊接接头质量，减少搅拌头的磨损。
附图说明
[0038]图1为本专利技术实施例所述焊接装置第一视角的结构示意图；
[0039]图2为本专利技术实施例所述焊接装置第二视角的结构示意图；
[0040]图3为本专利技术实施例所述焊接装置第三视角的结构示意图；
[0041]图4为本专利技术实施例所述焊接装置第四视角的结构示意图；
[0042]图5为图1中辅助热源2的结构示意图；
[0043]图6为图5中A处的局部放大结构示意图；
[0044]图7为图1中搅拌头1的结构示意图；
[0045]图8为图7中搅拌头1另一视角的结构示意图。
[0046]附图标记说明：
[0047]1、搅拌头；11、轴肩；111、弧形槽；12、搅拌针；121、螺旋侧槽；122、凹槽；2、辅助热源；21、活动部；210、操作台；211、固定件；212、旋转杆；213、连接架；2130、滑轨；214、旋转套筒；215、伸缩杆；22、电弧加热件；220、电弧；300、焊缝；301、第一轴线；302、第二轴线；4、气体保护装置；41、第一气体喷嘴；42、第二气体喷嘴；5、温度探头；100、板材；101、第一平行线；102、第二平行线。
具体实施方式
[0048]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种钛合金辅助热源搅拌焊接装置，其特征在于，包括搅拌头(1)和辅助热源(2)，所述搅拌头(1)用于对板材(100)进行焊接，辅助热源(2)设置在搅拌头(1)的前方，用于对板材(100)的待焊接区域进行加热；所述搅拌头(1)包括轴肩(11)和搅拌针(12)，所述搅拌针(12)设置在轴肩(11)的下端面，所述轴肩(11)的下端面设置有弧形槽(111)，用于增大轴肩(11)与板材(100)之间的接触面积，所述搅拌针(12)的表面设置有螺旋侧槽(121)，下部设置有凹槽(122)，用于增大搅拌针(12)与板材(100)之间的接触面积。2.根据权利要求1所述的钛合金辅助热源搅拌焊接装置，其特征在于，所述螺旋侧槽(121)的螺旋角度为B，则3
°
≤B≤5
°
。3.根据权利要求1所述的钛合金辅助热源搅拌焊接装置，其特征在于，所述辅助热源(2)包括活动部(21)和电弧加热件(22)，所述电弧加热件(22)安装在活动部(21)上，用于产生电弧(220)对板材(100)的待焊接区域进行加热，所述活动部(21)用于控制电弧加热件(22)自由活动。4.根据权利要求3所述的钛合金辅助热源搅拌焊接装置，其特征在于，所述活动部(21)包括依次相连的固定件(211)、旋转杆(212)、连接架(213)、和旋转套筒(214)，所述固定件(211)的一端安装在操作台(210)上，另一端与旋转杆(212)连接，所述旋转杆(212)能够沿着第一轴线(301)进行360
°
旋转；所述连接架(213)上设置有滑轨(2130)，所述旋转套筒(214)安装在滑轨(2130)上，且能够沿着滑轨(2130)移动；所述旋转套筒(214)能够沿着第二轴线(302)进行360
°
旋转；所述旋转套筒(214)内设置有伸缩杆(215)，所述伸缩杆(215)能够在旋转套筒(214)内自由伸缩；所述电弧加热件(22)安装在伸缩杆(215)上。5.根据权利要求4所述的钛合金辅助热源搅拌焊接装置，其特征在于，所述伸缩杆(215)上设置有温度探头(5)，所述温度探头(...
【专利技术属性】
技术研发人员：高福洋，郭宇凡，刘海彬，吕逸帆，
申请(专利权)人：洛阳船舶材料研究所中国船舶集团有限公司第七二五研究所，
类型：发明
国别省市：
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