[发明专利]一种加热搅拌焊接方法及搅拌头

说明书

技术领域：

本发明属于焊接技术领域，涉及同材料元件之间的搅拌焊接方法，同时还涉及在该方法中所用的搅拌头。

背景技术：

现有专利“摩擦搅拌焊接方法及摩擦头”(申请号95192193.2)，其主要技术特征是用硬的旋转摩擦头插入被焊母材，在摩擦与搅拌母材剖口的作用下完成摩擦搅拌焊接。虽然在焊接铝及其合金等金属焊接方面具有许多优点，实践中对于较硬的金属(如钢)的焊接比较困难。该方法是应用摩擦产生的热量使母材熔化后接合为一体，其不足的是摩擦效率低、功率消耗大、设备重、价格高。

发明内容：

为了克服背景技术中的不足，本发明提供一种加热搅拌焊接方法，利用外加热源，直接加热搅拌头和母材剖口，实现加热搅拌焊接。在本发明中摩擦热量所占焊接热源的比例甚小，主要用电热、火焰热源的热量焊接，同时本发明也提供了一种用于加热搅拌焊接的搅拌头。本发明提高了焊接热效率，节能降耗，减轻设备重量，降低成本，达到创造一种新焊接方法的目的。

本发明的技术方案是：一种加热搅拌焊接方法，焊前将搅拌头和母材剖口加热，当母材剖口被加热达到塑性温度时，由搅拌头轻压插入母材剖口并旋转搅拌，同时向前不断移动，使母材剖口两侧分离的母材组织搅拌连接成一体，冷却后形成加热搅拌焊接连接焊缝。

所述的加热搅拌焊接方法，加热搅拌焊接的加热方法用电加热和火焰加热，或者电热和火焰联合加热。

所述的加热搅拌焊接方法，只加热搅拌头，通过搅拌头将热量传导给母材，使其达到塑性温度。

所述的加热搅拌焊接方法，只加热母材剖口，使其达到塑性温度。

所述的加热搅拌焊接方法，同时加热母材剖口和搅拌头，使母材剖口达到塑性温度。

所述的加热搅拌焊接方法，用于塑料、铝及其合金、钢等金属与非金属的焊接。

上述加热搅拌焊接方法所用的搅拌头，它与动力部件结合，所述的搅拌头由搅拌体、加热器、轴肩、搅拌指及旋向相反的上、下螺旋突台组成，其中轴肩圆盘接触母材表面的一侧上带有螺旋状由内向外排除杂质的螺旋凸起，螺旋方向由搅拌头旋转方向决定；搅拌指及螺旋突台是使母材旋转体左右、上下搅拌均匀，螺旋突台可控制母材焊缝背面成型。上、下螺旋突台的螺旋方向由搅拌头旋转方向决定，以保证母材焊缝组织材料上下拌合，一个为右螺旋，另一个为左螺旋。

所述的加热搅拌焊接用的搅拌头，由钢、铜及其合金、电热陶瓷、陶瓷及其覆层材料制成。

本发明具有如下有益效果：由于采取上述方案，加热搅拌焊接方法实现后成为新的焊接方法，变摩擦搅拌焊为直接加热搅拌焊，提高了热效率和焊接效率，节能降耗，设备减轻，焊缝质量提高。加热搅拌焊接方法用于钢、铝及其合金、塑料等金属及非金属的焊接。可以实现对铝及其合金加热搅拌焊接、对塑料加热搅拌焊接、对钢加热搅拌焊接。

附图说明：

附图1是本发明的搅拌头结构示意图；

附图2是加热搅拌头搅拌焊接示意图；

附图3是加热母材搅拌焊接示意图；

图4是同时加热搅拌头和母材搅拌焊接示意图。

图中1-搅拌体，2-加热器，3-轴肩，4-搅拌指，5-螺旋突台，6-动力部件，7-连结体，8-母材，(2-1，2-2)-火焰，(5-1，5-2)-上、下螺旋突台。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步说明：

本发明采用外加热源直接加热搅拌头和母材剖口，使母材达到塑性温度，然后用搅拌头实施旋转搅拌母材剖口两侧被焊材料，使其连接成一体。搅拌头连续向前移动，其后被搅拌焊接的母材冷却成加热搅拌焊焊缝。

1、加热搅拌焊接所使用本发明的搅拌头，其结构具有与动力结合的部件，实现搅拌头旋转、上下、左右、前后移动运动部件；具有自身加热并将热量传导给母材的部件；具有搅拌母材使其焊缝组织均匀和排除表面杂质，成型良好的部件；具有搅拌头转速、温度、速度、质量、安全等手动或自动化控制信息采集与传输显示部件等。搅拌头用钢、铜及其合金，陶瓷及陶瓷覆层材料制成。

2、加热搅拌焊接工艺：

①焊前母材剖口装配夹紧；

②加热；根据被焊母材材质和焊接工艺要求，加热方式有三种：只加热搅拌头，通过搅拌头将热量传导给母材，使其达到塑性温度，然后搅拌焊接；第二种加热方式是直接加热母材剖口，使其达到塑性温度，然后搅拌焊接；第三种加热方式是加热搅拌头同时加热母材。

③搅拌头插入母材剖口中心，通过轴肩轻压，将搅拌指压入母材剖口。

④母材达到塑性温度后，搅拌头按工艺规范的转速旋转，排除杂质，使母材剖口两侧组织材料拌合连接成一体。