[发明专利]一种搅拌摩擦焊焊缝变形的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种焊缝变形的控制方法，尤其涉及一种搅拌摩擦焊焊缝变形的控制方法。

背景技术

搅拌摩擦焊是利用一种特殊形式的搅拌头插入工件的待焊部位，高速旋转搅拌头使其与工件间进行摩擦搅拌，摩擦热使该部位金属处于热塑性状态并在搅拌头的压力作用下从其前端向后部塑性流动，从而使待焊件压焊为一个整体。

焊接过程中待焊金属不发生熔化，是一种固态塑化连接方法。这种方法可以避免出现与熔化焊相关的各种缺陷，实现材料的高质量连接。但在搅拌摩擦过程中，由于金属处于热塑性状态，必然产生焊接残余应力，从而引起焊接变形。目前，在搅拌摩擦焊工艺中控制和消除薄板工件焊接应力变形，主要采用焊后矫形和夹具装夹。这些方法有的需要繁杂庞大的设备，有的费时费力，有的对控制焊接变形效果有限。

为解决传统熔化焊焊接应力变形问题，国内外曾提出预拉伸法、静态和动态温差拉伸法、随焊碾压法、随焊锤击法、随焊冲击碾压法等多种方法。但在搅拌摩擦焊焊接变形控制方面，仅北京航空工艺研究所采用动态控制薄板低应力无变形焊接法(专利号ZL93101690.8)和采用介质冷却搅拌摩擦焊接方法(专利申请号200510105425.X)，其基本原理均为热沉系统辅助搅拌摩擦焊方法，其设备较为复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种搅拌摩擦焊焊缝变形的控制方法，它可以极好地控制焊接应力变形的产生，从而提高焊接接头的质量，针对刚刚形成的搅拌摩擦焊缝，其金属温度在塑性温度附近，利用圆盘形碾压轮来碾压焊缝金属，使其延展来抵消焊接所引起的收缩，达到矫形目的。

本发明是这样来实现的，其特征是控制方法为：碾压装置与搅拌摩擦焊设备连接、随搅拌摩擦焊设备的动力头同步移动，在搅拌头对工件搅拌摩擦生热、形成焊缝后，焊缝金属还处在热塑性状态或稍低于热塑性温度区间，碾压装置对焊缝进行碾压，使焊缝金属有效延展，消除或减少焊接接头的变形。

本发明所述的碾压装置，它包括手柄、滑动导轨、底座、支架、碾压轮、弹簧、动力头，其特征是手柄活动连接滑动导轨，滑动导轨的底端连接底座，底座连接支架，支架固定连接碾压轮，支架上套有弹簧，滑动导轨连接动力头。

本发明的优点是：1、随焊进行，不需要预热，因此操作简单、生产效率高、成本低；2、所述装置体积小、设备投资小、作业环境噪音小、工件表面质量好，矫形精度高，能有效保证焊后接头的良好质量。

附图说明

图1为发明的结构示意图。

在图中，1、手柄  2、滑动导轨  3、底座  4、支架  5、碾压轮  6、弹簧  7、动力头

具体实施方式

如图1所示，本发明所述的碾压装置，它包括手柄1、滑动导轨2、底座3、支架4、碾压轮5、弹簧6、动力头7，其特征是手柄1活动连接滑动导轨2，滑动导轨2的底端连接底座3，底座3连接支架4，支架4固定连接碾压轮5，支架4上套有弹簧6，滑动导轨2连接动力头7。

预置弹簧压缩长度，使其对碾压轮产生一弹力。调节调节手柄，控制碾压轮最低点与焊缝表面的距离，从而控制碾压轮对焊缝的碾压量。

实施例一：

用4000mm长的LD31铝合金挤压型材、4000mm×300mm×2mm的LF6铝合金板材，进行了搅拌摩擦焊接试验。搅拌头旋转速度为770rad·min^-1，焊接速度为325mm·min^-1。焊后变形如图2所示，挠曲变形量f为8.5mm。采用本发明进行变形控制，碾压轮对焊缝的碾压量为0.1mm，矫形后挠曲变形量f为0.45mm。

实施例二：

用4000mm长的LD31铝合金挤压型材、4000mm×300mm×2mm的LF6铝合金板材，进行了搅拌摩擦焊接试验。搅拌头旋转速度为960rad·min^-1，焊接速度为325mm·min^-1。焊后变形如图2所示，挠曲变形量f为10.7mm。采用本发明进行变形控制，碾压轮对焊缝的碾压量为0.15mm，矫形后挠曲变形量f为0.5mm。