[发明专利]一种以高硬度金属摩擦堆焊低硬度金属的装置及方法

权利要求书

1.一种以高硬度金属摩擦堆焊低硬度金属的装置，其特征在于，包括

动力装置(8)，其能够使高硬度金属(6)发生转动并给予压力；

一感应加热线圈(7)被高硬度金属(6)穿过，且固连在动力装置(8)上；

以及一覆有铜层(3)的冷却装置(2)，在所述的铜层(3)上放置低硬度金属(4)；

感应加热线圈(7)上设有温度传感器；

其中，在预热阶段，所述高硬度金属(6)与所述低硬度金属(4)无接触且无水平方向位移；在摩擦加热阶段，所述的动力装置(8)使得所述高硬度金属(6)与所述低硬度金属(4)接触但无水平方向位移；在摩擦堆焊阶段，所述的动力装置(8)使得所述高硬度金属(6)与所述低硬度金属(4)接触且在水平方向发生线性运动。

2.根据权利要求1所述的以高硬度金属摩擦堆焊低硬度金属的装置，其特征在于，感应加热线圈(7)距高硬度金属(6)的焊接端15mm-25mm处。

3.根据权利要求1所述的以高硬度金属摩擦堆焊低硬度金属的装置，其特征在于，所述的冷却装置(2)在水平方向设有能够通过冷却介质的通孔。

4.根据权利要求1所述的以高硬度金属摩擦堆焊低硬度金属的装置，其特征在于，所述的感应加热线圈(7)采用中频感应加热电源，感应加热线圈(7)采用频率为20kHz、功率为20KW的加热电源。

5.根据权利要求1所述的以高硬度金属摩擦堆焊低硬度金属的装置，其特征在于，通过设置压紧块(5)限制所述的低硬度金属(4)发生位移。

6.根据权利要求1所述的以高硬度金属摩擦堆焊低硬度金属的装置，其特征在于，该装置能够设置在工作台(1)上。

7.根据权利要求1所述的以高硬度金属摩擦堆焊低硬度金属的装置，其特征在于，所述的高硬度金属(6)为棒材，长度为75～200mm，直径为15mm～30mm，所述的低硬度金属(4)为板材，所述的铜层(3)厚度为5mm。

8.根据权利要求1所述的以高硬度金属摩擦堆焊低硬度金属的装置，其特征在于，所述的动力装置(8)上设有控制器。

9.根据权利要求1所述的以高硬度金属摩擦堆焊低硬度金属的装置，其特征在于，所述的高硬度金属与低硬度金属(4)的硬度差HV>30。

10.一种基于权利要求1-9任一项所述的以高硬度金属摩擦堆焊低硬度金属的 装置的方法，其特征在于，包括具体步骤如下：

步骤(1)，启动感应加热线圈(7)对高硬度金属(6)末段加热，当加热到预热温度T时，感应加热线圈(7)的加热电源会自动切断电源；所述预热温度T的温度区间为T₁<预热温度T<T₂；所述的T₁为90％低硬度金属(4)塑性温度区间上限，T₂为高硬度金属(6)的塑性温度区间上限；

步骤(2)，冷却装置(2)通入温度在-5℃～10℃的冷却介质，通入速度在1m/min～3m/min之间；

步骤(3)，将高硬度金属(6)与低硬度金属接触，在转速为500r/min～1200r/min，压力为1MPa～50MPa的条件下驱动高硬度金属(6)与低硬度金属(4)相对静止摩擦；

步骤(4)，当高硬度金属(6)末段达到塑性温度时，同时在10mm/min～200mm/min的水平焊接速度下，驱动高硬度金属(6)与低硬度金属(4)相对运动，使高硬度金属(6)末端的塑性金属堆焊在低硬度金属(4)上并形成连续的堆焊层。