[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；

一摩擦轮分体加热装置(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)；

其中，在预备阶段，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；所述的摩擦轮分体加热装置(7)距高硬度金属(6)的焊接端15mm-25mm处；所述的摩擦轮分体加热装置(7)上设有温度传感器。

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，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。

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，所述的摩擦轮分体加热装置(7)的摩擦轮提供的力最大为20KN。

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，通过设置压紧块(5)限制所述的低硬度金属(4)发生位移。

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，该装置能够设置在工作台(1)上。

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，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。

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，所述的动力装置(8)上设有控制器。

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，所述的高硬度金属与低硬度金属的硬度差HV>30。

9.一种基于权利要求1-8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)，启动摩擦轮分体加热装置(7)对高硬度金属(6 )末段加热，将高硬度金属(6)加热到预热温度T，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,通过改变施加在摩擦轮分体加热装置(7)的两片摩擦轮上的力改变摩擦温度的大小，在加热到预定的温度时，加热电源会自动切断电源；

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

步骤(3)，将高硬度金属与低硬度金属接触，在转速为400r/min～1400r/min，压力为1MPa～10MPa的条件下驱动高硬度金属与低硬度金属相对静止摩擦；

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