【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属塑性加工和摩擦焊接技术，具体涉及一种基于搅拌摩擦塞焊的自动化管板接头固相连接方法。
技术介绍
1、不锈钢换热器管具有热交换效率高、高抗氧化性等优点，在食品加工、医药器械、采暖装置、空调、锅炉等诸多领域广泛应用，其中换热管中管板接头的焊接质量是最为关键的一个环节。然而不锈钢管板接头目前仍存在着接头拉脱强度较低、耐腐蚀性较差、气密性较差等缺陷，且难以实现自动化生产，制约其在承压装备中的使用能力。
2、与传统钨极氩弧焊焊接管板接头相比，搅拌摩擦塞焊焊缝成型美观、接头机械性能优良、焊后几乎无变形，此外，不需要填充焊丝，亦不需要使用气体保护，无弧光和粉尘污染、成型效率极高。
3、搅拌摩擦塞焊是将搅拌摩擦焊和传统塞焊方法有机结合的一种新型固相加工方式，可以实现管板接头的高效自动化焊接。传统搅拌摩擦焊焊接管板结构需将搅拌头倾斜插入焊接，形成角焊缝结构，但上述结构强度不如对接焊缝结构，且管束之间相互干涉，无法实现。例如专利cn105414740-b公开一种管板结构胀焊一体化的固相扩散连接方法，将原有角焊缝结构改变成对接焊缝结构，但在搅拌摩擦焊巨大的顶锻压力作用下，空心管和管板会发生纵向位移，专利中要求的管子上端伸出管板上段面k难以保证，焊接质量难以保证。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种基于搅拌摩擦塞焊的自动化管板接头固相连接方法，一方面将管段与管板面平齐设置且管板上带有环形槽和台阶；另一方面利用搅拌头
2、技术方案：本专利技术的一种基于搅拌摩擦塞焊的自动化管板接头固相连接方法，包括搅拌头和待焊材料，待焊材料包括带有若干飞边的空心管和管板，包括以下步骤：
3、先将空心管(3)经镦粗形成飞边(6)，然后沿管板孔洞的上沿开设环形槽，将空心管的管段以过盈配合的方式插入管板孔洞中，最后通过搅拌头高速旋转挤压使管段与管板形成焊接接头；空心管的飞边宽度f≤管板的环形槽宽度d，空心管的飞边深度g≤管板的环形槽深度e；空心管的管段外径d1≤管板内径a，且d1+0.02＝a；为使搅拌头可挤压空心管使其与管板相结合，空心管的内径d2≤搅拌针的中径d1，即d2≤d1，搅拌头的轴肩直径d2≥管板的环形槽的外径a+2d，且搅拌头轴肩直径d2≥搅拌针中径d1的2倍，即d2≥(a+2d)且d2≥2d1。
4、在管板孔洞下沿开设台阶，环形槽和台阶的双重作用能够进一步防止空心管在搅拌摩擦焊主轴的巨大顶锻力下下移，管板的台阶宽度b≤换热管本体的壁厚，管板的台阶宽度为0.3～6mm；管板的台阶深度为1～3mm，所述管板的环形槽宽度d和环形槽深度e均与空心管的壁厚有关，分别取值0.5～2mm，1～3mm。
5、进一步地，所述搅拌摩擦塞焊主轴倾角为-0.5°～0.5°，下压量为1～3mm；对于壁厚较小(0.5～1.5mm)的空心管旋转速度为400～1200rpm，加载持续时间为10～30s，对于壁厚较大(1.5～3.0mm)的空心管旋转速度为2000～6000rpm，加载持续时间为20～40s。
6、进一步地，所述搅拌头采用pcbn或w-re合金制成。
7、有益效果：本专利技术先将空心管的管段与管板面平齐设置，既可以保证搅拌头轴肩高速旋转使热量同时作用在空心管和管板，也可以方便快速装配。此外，在管板开设环形槽和台阶；然后利用搅拌头中部的轴肩以及搅拌针的侧壁挤压实现焊接。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
8、(1)、本专利技术在管板的上沿加工环形槽结构，配合着管段墩粗形成的飞边结构，既可以保证在焊接过程中不应过大的顶锻力造成管段下移串位，亦可使搅拌摩擦塞焊过程中被挤出的材料有充足的空间流动，且能够增大管段和管板焊接的接触面积，提高焊接质量。
9、(2)、本专利技术的整个固相连接过程中不需要消耗焊接材料，焊接过程中不产生烟尘、粉尘，焊接效率高，属于环境友好型焊接方法，并且焊接过程可实现全自动化，焊接效率明显高于已有方法，单个管板接头可控制在40秒内焊接完成。
10、(3)、本专利技术将管板接头结构形式从角焊缝变成对接焊缝，焊缝强度明显优于原有焊缝。
11、(4)、本专利技术可应用于不锈钢材质的管板换热器结构，亦可用于诸如铝合金、镁合金、钛合金等其他材质的管板结构焊接，机械性能优良、焊接热输入小、焊后残余应力和变形小等优点。
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1.一种基于搅拌摩擦塞焊的自动化管板接头固相连接方法，包括搅拌头(1)和待焊材料，待焊材料包括带有若干飞边(6)的空心管(3)和管板(4)，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于搅拌摩擦塞焊的自动化管板接头固相连接方法，所述管板(4)孔洞下沿还开设台阶(8)，所述管板(4)的台阶(8)宽度b为0.3～6mm；管板(4)的台阶(8)深度为1～3mm，所述管板(4)的环形槽(7)宽度d和环形槽(7)深度e均与空心管(3)的壁厚有关，分别取值0.5～2mm和1～3mm；并且管板(4)的台阶(8)宽度b≤空心管(3)的壁厚。
3.根据权利要求1所述的基于搅拌摩擦塞焊的自动化管板接头固相连接方法，所述搅拌摩擦塞焊主轴倾角为-0.5°～0.5°，下压量为1～3mm；
4.根据权利要求1所述的基于搅拌摩擦塞焊的自动化管板接头固相连接方法，所述搅拌头(1)采用PCBN或W-Re合金制成。
【技术特征摘要】
1.一种基于搅拌摩擦塞焊的自动化管板接头固相连接方法，包括搅拌头(1)和待焊材料，待焊材料包括带有若干飞边(6)的空心管(3)和管板(4)，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于搅拌摩擦塞焊的自动化管板接头固相连接方法，所述管板(4)孔洞下沿还开设台阶(8)，所述管板(4)的台阶(8)宽度b为0.3～6mm；管板(4)的台阶(8)深度为1～3mm，所述管板(4)的环形槽(7)宽度d和环...
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