胶焊复合连接方法技术

本发明专利技术涉及一种胶焊复合连接方法，它将搅拌摩擦点焊与胶接有机结合，整合了两种连接技术的各自优点，克服了单一连接技术的不足，通过本发明专利技术所述的复合工艺可制备出强度高、抗动载能力强、具有特殊性能如高密封性和可靠性高的焊接接头。本发明专利技术可广泛应用于解决同种、异种材料搭接接头点焊连接。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及材料工程
，尤其涉及一种胶接与压焊相复合的连接方法。
技术介绍
胶接(Bonding)是利用在连接面上产生的机械结合力、物理吸附力和化学键合力而使两个胶接件连接起来的工艺方法，与焊接相比具有独特的优点，是对焊接的补充，在特定条件下，可以提供特殊的功能；但同时，胶接接头存在着强度较低、可靠性较差的问题。搅拌摩擦点焊(Friction stir spot welding，简称FSSW)是在搅拌摩擦焊的基础上新开发的一种新型固相连接技术。与传统电阻点焊相比，搅拌摩擦点焊焊接热入量低，工件变形较小，焊接质量稳定；节省能源、降低成本；工艺过程简单，只需简单的编程即可实现焊接过程；但另一方面，搅拌摩擦点焊接头的抗疲劳性能较低，不具备某些特殊性能，如密封性差等问题。而目前常使用的，如电阻胶接点焊方法，易于出现的主要工艺缺陷包括熔合线伸入、喷溅和缩孔，会大大降低胶焊接头的力学性能，不能满足使用要求。
技术实现思路
鉴于现有技术所存在的不足，本专利技术旨在公开一种胶接技术与搅拌摩擦点焊技术复合而成的胶焊连接方法-搅拌摩擦胶接点焊(Bongding-FSSW)，以实现机械结合、冶金结合和化学结合的有效统一，保证良好的使用性能。本专利技术的技术解决方案是这样实现的一种，包括以下工艺步骤(1)母材表面预处理包括母材表面的打磨、清洁；(2)布胶母材连接表面分别涂布胶接剂，搭接后形成胶层；(3)搅拌摩擦点焊在布胶位置实施搅拌摩擦点焊，形成点焊焊核；(4)胶层固化，形成胶接搅拌摩擦点焊接头，完成胶焊连接；所述布胶后和搅拌摩擦点焊前的停留时间，称为间隔时间，所述间隔时间为 15min。进一步的，在步骤O)中，所述胶接剂为密封胶或高强胶黏剂；对于密封胶，其胶层固化温度为5-25 °C，固化时间为60180min ；对于高强胶黏剂，其胶层固化温度为 20-150°C，固化时间为 30-150min。所述步骤(3)分为3个阶段，包括a.压入过程搅拌头不断旋转，通过施加顶锻压力插入连接工件中，在压力作用下工作与搅拌头之间产生摩擦热，软化周围材料，搅拌头进一步压入工件；b.连接过程搅拌头完全镶嵌在工件中，保持搅拌头压力并使轴肩接触工件表面，继续旋转一定时间；c.连接过程完成连接后搅拌头从工件退出，即完成有退出孔的搅拌摩擦点焊；对于无退出孔的搅拌摩擦点焊，在搅拌头回撤的同时填充搅拌头在焊接过程中形成的退出孔；其中搅拌头的转速为2300-2600r/min，轴肩下压量为0. 2-0. 3mm，焊接时间为 6-12s。与现有技术相比，本专利技术是对传统的胶接-电阻点焊工艺技术的继承和发展，它将搅拌摩擦点焊与胶接有机结合，整合了两种连接技术的各自优点，克服了单一连接技术的不足，通过本专利技术所述的复合工艺可制备出强度高、抗动载能力强、具有特殊性能如高密封性和可靠性高的焊接接头。与目前使用电阻胶接点焊技术比较，本专利技术具有以下突出的优点1)成型质量高、缺陷少、变形小，焊接质量稳定。搅拌摩擦点焊过程中材料不会被熔化，连接过程产生的热输入保持在较低水平，焊缝区域几乎没有热变形，焊接接头结合强度好，疲劳寿命比电阻胶焊接头高，焊接质量稳定；2)节省能源、降低成本。国外相关公司的研究表明，所消耗的能量可以降低99%， 从电阻胶接点焊的每焊点40W 降低到新工艺的每焊点0. 4W *h(即采用新工艺焊点电能消耗仅为电阻焊的；3)设备投资少，工艺过程简单；4)无须特殊的结构改变，采用搅拌摩擦胶接点焊焊接时，原来的点焊结构可以继续采用，不需要更改结构；5)连接工具寿命长。Mazda公司的生产使用表明，搅拌摩擦头在经历了 10万次点连接后也没有损耗现象；6)工作环境清洁。搅拌摩擦点焊工作环境没有灰尘和烟雾，不需要大电流，生产过程是清洁的，不会产生任何电磁和噪声污染，属于绿色无污染、符合节能减排要求的工艺技术。本专利技术可广泛应用于解决同种、异种材料搭接接头点焊连接。 附图说明图1是本专利技术的工艺流程示意图；其中，1.胶层图2是实施例带退出孔的胶焊接头横截面；其中，1.胶层，2.退出孔图3是实施例所述搅拌摩擦胶接点焊(Bongding-FSSW) FSSff部分的显微组织接头各部分的显微组织照片，其中3a)母材(BM) ； 3b)焊核区(WN) ；3c)热机械影响区(TMAZ) ； 3d)热影响区(HAZ)图4是胶接区、胶接层与焊核的交界区的组织照片，其中4a)胶接区的组织照片；4b)是胶接层与焊核的交界区的组织照片具体实施例方式选用3mm厚的AZ31镁合金板作为母材，进行搅拌摩擦胶接点焊。工艺路线如图1 所示，具体步骤如下母材(BM)表面预处理(打磨、清洁)一母材(BM)连接表面涂布胶接剂，搭接后形成胶层(Bonding layer)—在布胶位置实施搅拌摩擦点焊(FSSW)，形成点焊焊核(WN)—胶层固化，形成胶接搅拌摩擦点焊接头，完成胶焊连接。进一步的，所述胶接剂选用工业专用胶黏剂，胶接工艺按说明书推荐的规范实施。胶接(Bonding)的关键工艺参数包括固化温度(Curing temperature)，固化时间(Curing time)，涂布胶接剂后搅拌摩擦点焊前的停留时间，简称间隔时间(spacing interval)；搅拌摩擦点焊(FSSW)的关键工艺参数包括搅拌头的转速(RS)，轴肩下压量(DCTS)，焊接时间(WP)，本专利技术所述的搅拌摩擦胶接点焊的上述焊接工艺参数如表1所示。所述搅拌摩擦胶接点焊(Bongding-FSSW)的搭接接头的横截面，如图2所示，焊接接头结合良好，没有发现成型缺陷。 表 IBongding-FSSW 工艺参数工艺参数固化温度T [°c]固化时间t[min]间隔时间[min]密封胶胶接2018015高强胶點剂胶接1201200搅拌头的转速[r/min]焊接时间[S]轴肩下压量[mm]搅拌摩擦点焊工艺参数245080.25所述搅拌摩擦胶接点焊过程中，FSSW步骤中，接头的微观组织如图3所示。母材(BM)的晶粒大小不均勻，有部分变形孪晶、粗晶存在于组织之中，如图3a所示；焊核区 (WN)的微观组织由细小等轴晶粒组成，如图北所示；与母材组织相比，焊核区(WN)晶粒变得细小、分布均勻。在搅拌摩擦点焊过程中，高速旋转的搅拌头与焊核区(WN)金属摩擦生热，焊核区(WN)金属产生塑性流动，同时搅拌针对该区金属原始晶粒产生机械破碎作用，焊核区金属达到回复和再结晶的温度，同时破碎的晶粒在搅拌摩擦热的作用下发生动态回复和再结晶，由于AZ31镁合金的导热系数较大，散热较快，晶粒没有足够的时间长大， 故焊核区(WN)形成了细小等轴晶；热机械影响区(TMAZ)微观组织，如图3c所示，该区位于搅拌头作用的边缘，在搅拌头旋转摩擦作用下，该区金属在搅拌头旋转带动下产生了塑性流动，组织受搅拌头摩擦和挤压作用发生了一定程度的变形和破碎现象，在焊接热循环作用下，热机械影响区(TMAZ)晶粒发生了动态回复和再结晶过程，但由于所受的搅拌作用和摩擦热没有焊核区(WN)剧烈，晶粒在分布上没有焊核区细小均勻。接头底部热影响区(HAZ)的组织，如图2d所示，该区晶粒较粗大，且大小、分布不均勻。在搅拌摩擦胶接点焊(Bongding-FSSW)焊接过程当中，热影响区(HAD金属较之本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种胶焊复合连接方法，包括以下工艺步骤：（１）母材表面预处理：包括母材表面的打磨、清洁；（２）布胶：母材连接表面分别涂布胶接剂，搭接后形成胶层；（３）搅拌摩擦点焊：在布胶位置实施搅拌摩擦点焊，形成点焊焊核；（４）胶层固化，形成胶接搅拌摩擦点焊接头，完成胶焊连接；所述布胶后和搅拌摩擦点焊前的停留时间，称为间隔时间，所述间隔时间为０－１５ｍｉｎ。

【技术特征摘要】
1.一种胶焊复合连接方法，包括以下工艺步骤(1)母材表面预处理包括母材表面的打磨、清洁；(2)布胶母材连接表面分别涂布胶接剂，搭接后形成胶层；(3)搅拌摩擦点焊在布胶位置实施搅拌摩擦点焊，形成点焊焊核；(4)胶层固化，形成胶接搅拌摩擦点焊接头，完成胶焊连接；所述布胶后和搅拌摩擦点焊前的停留时间，称为间隔时间，所述间隔时间为0-15min。2.根据权利要求1所述的胶焊复合连接方法，其特征在于在步骤O)中，所述胶接剂为密封胶或高强胶黏剂；对于密封胶，其胶层固化温度为 5-25°C，固化时间为60180min ；对于高强胶黏剂，其胶层固化温度为20_150°C，固化时间为 30-...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁成钢，权高峰，葛继平，赵丽敏，郭传军，倪雅琪，
申请(专利权)人：大连交通大学，
类型：发明
国别省市：91