[发明专利]消除搅拌摩擦焊接头表面凹陷的工艺以及挤边专用设备

说明书

技术领域：本发明涉及一种消除焊接缺陷的工艺及其专用设备，尤其是一种消除搅拌摩擦焊接头表面凹陷的工艺以及挤边专用设备，属于焊接技术领域。 

背景技术：搅拌摩擦焊是一种固相连接技术，具有小变形、高强度、无常规熔焊缺陷等优点。在搅拌摩擦焊过程中，焊接热量主要靠轴肩与搅拌针摩擦和剪切母材产生。这样需要在垂直于焊缝表面施加非常大的机械力，再加上搅拌工具的特殊运动方式，使着FSW接头的几何形状与熔焊接头明显不同。尽管搅拌摩擦焊接头没有加强高，但轴肩的挤压作用会在焊缝表面产生旋转加工痕迹，即具有弧纹特征的表面凹陷。近年来的研究结果表明，表面凹陷的存在不仅增加了焊后的处理工作与降低了接头美观性(这使着搅拌摩擦焊过程只能在背面进行施焊)，还对FSW接头的表面光洁度、疲劳强度、拉伸强度等有着不同程度的影响，在一定程度上限制了FSW的实际工程应用。但就目前的研究现状来看，未见相关消除搅拌摩擦焊的表面凹陷的相关报导。 

发明内容：针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种消除搅拌摩擦焊接头表面凹陷的工艺以及挤边专用设备。 

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：挤边专用设备，包括丝杠摇把A，底座，固定夹面，高压液压管，低压液压管，小挤压滚轮，大挤压滚轮，限位卡环，滑块，活动作动筒，固定作动筒，升降工作台，活动夹面，丝杠摇把B和液压开关。升降工作台、活动夹面和固定夹面 固定在底座上。丝杠摇把A和丝杠摇把B设置在底座的两个侧面上。升降工作台插入到活动夹面的槽内。固定夹面与升降工作台垂直设置。丝杠摇把A与升降工作台连接。丝杠摇把B与活动夹面连接。活动作动筒和固定作动筒并排固定在固定夹面的上端。高压液压管和低压液压管一端与活动作动筒、固定作动筒连接，另一端连接液压油管，通过底座上的液压开关控制。小挤压滚轮和大挤压滚轮平行排列，并通过限位卡环连接。限位卡环固定在活动作动筒上。 

消除搅拌摩擦焊接头表面凹陷的工艺，通过上述的挤边专用设备将待焊接件的连接区域挤出小凸台，在搅拌摩擦焊焊接过程中，小凸台在搅拌头的搅拌与下压力作用下消失并在焊件表面产生一条弧纹的焊接痕迹，再利用铣切加工方法对焊接痕迹进行去掉处理，最终实现焊件无弧纹特征的表面凹陷的目的。 

本发明的有益效果：实现在正面施焊条件下的铝合金、镁合金等金属结构件的无减薄搅拌摩擦焊接头，有利于金属连接件的进一步减重，这对于以减重为目标的航空、航天、造船等领域有着重要的实际工程意义，可推动摩擦焊技术在金属结构中的使用。 

附图说明：

图1是待焊接件处理后焊接示意图。 

图2是待焊接件处理后焊接过程的局部放大图。 

图3焊缝截面视图。 

图4是挤边专用设备的结构示意图。 

图5是活动夹面的梯形槽局部放大图。 

图6是大小挤压滚轮局部放大图。 

图7是升降工作台局部放大图。 

图8待焊件板料碾压前后的对比示意图。 

具体实施方式：

如图1-图3所示：消除搅拌摩擦焊接头表面凹陷的工艺，通过上述的挤边专用设备将待焊接件的连接区域挤出小凸台18，在搅拌摩擦焊焊接过程中，小凸台18在搅拌头的搅拌与下压力作用下消失并在焊件表面产生一条弧纹的焊接痕迹19，再利用铣切加工方法对焊接痕迹19进行去掉处理，最终实现焊件无弧纹特征的表面凹陷的目的。处理后的待焊件板料的小凸台18补偿了搅拌摩擦焊焊枪17的轴肩造成的凹陷得到了较好的补偿。 

如图4所示：挤边专用设备，包括丝杠摇把A1，底座2，固定夹面3，高压液压管4，低压液压管5，小挤压滚轮6，大挤压滚轮7，限位卡环8，滑块9，活动作动筒10，固定作动筒11，升降工作台12，活动夹面13，丝杠摇把B14和液压开关16。升降工作台12、活动夹面13和固定夹面3固定在底座2上。丝杠摇把A1和丝杠摇把B14设置在底座2的两个侧面上。升降工作台12插入到活动夹面13的槽内。固定夹面3与升降工作台12垂直设置。丝杠摇把A1与升降工作台12连接。丝杠摇把B14与活动夹面13连接。活动作动筒10和固定作动筒11并排固定在固定夹面3的上端。高压液压管4和低压液压管5一端与活动作动筒10、固定作动筒11连接，另一端连接液压油管，通过底座2上的液压开关16控制。小挤压滚轮6和大挤压滚轮7平行排列，并通过限位卡环8连接。限位卡环8固定在活动作动筒10上。