[发明专利]一种减少高熔点材料搅拌头磨损的搅拌摩擦焊接方法

说明书

一种减少高熔点材料搅拌头磨损的搅拌摩擦焊接方法，开始焊接前，搅拌针回抽至轴肩内部，高速旋转的搅拌头以一定的压入速度压入被焊板材，到达指定压深后，搅拌头停留一段时间，待被焊材料充分软化后，搅拌针以一定的伸出速度和旋转速度从轴肩内部伸出并扎入被焊材料内部，伸出长度为被焊板材厚度减去0.1~0.2mm，待搅拌针伸出长度到达预定值后，搅拌头整体以相同的旋转速度向前移动，完成被焊板材的连接，焊接完成后，搅拌头整体从被焊材料中拔出。该焊接方法与传统的搅拌摩擦焊接方法相比，首先采用轴肩对被焊高熔点材料进行预热，待被焊材料高温软化后再伸出搅拌针，有效的避免了搅拌针在扎入阶段的磨损，延长了搅拌头的使用寿命。

技术领域

本发明属于焊接领域，涉及一种减少高熔点材料搅拌头磨损的搅拌摩擦焊接方法。

背景技术

搅拌摩擦焊是一种新型的固相连接技术，其原理在于被焊材料在搅拌头的高速旋转摩擦产热和轴向挤压的共同作用下塑性流动、对接面被打碎而形成的一种固相连接。

相比于传统的熔化焊接方法，搅拌摩擦焊具有热输入、焊接变形小，力学性能优异等特点。现已广泛应用于低熔点材料，如铝、镁合金的焊接。而在高熔点材料的焊接领域，由于被焊材料熔点高、硬度高、流变应力大，搅拌头在焊接过程中严苛的热机载荷作用下而快速磨损失效，因此搅拌头的使用寿命短限制了搅拌摩擦焊技术在高熔点材料焊接领域的应用。

发明内容

本发明针对高熔点材料搅拌摩擦焊时搅拌头磨损严重、使用寿命短的问题，提供了一种减少高熔点材料搅拌头磨损的搅拌摩擦焊接方法。

为减小高熔点材料焊接过程中搅拌头的磨损，本发明是通过以下技术方案实现的。

一种减少高熔点材料搅拌头磨损的搅拌摩擦焊接方法，包括如下步骤：

第一步，将搅拌针回抽到轴肩内部至搅拌针的端部与轴肩内孔齐平或略低于轴肩内孔。

第二步，开启搅拌摩擦焊设备，设定主轴旋转速度，搅拌头下移至被焊材料表面，采用0.5mm/min~2mm/min的压入速度将搅拌头压入被焊材料，压入深度为0.1~0.3mm。

第三步，到达设定的压入深度后，搅拌头在原位置停留一段时间，停留时间一般为3~30s。

第四部，被焊材料充分软化后，搅拌针以1mm/min~15mm/min的压入速度扎入被焊材料内部，搅拌针伸出长度等于被焊板材厚度减去0.1~0.2mm。

第五步，搅拌针伸出长度到达指定值时，轴肩连同搅拌针沿对接面轨迹移动完成焊接。

第六步，焊接完成后，若焊缝为非闭合环焊缝，轴肩连同搅拌针同步从被焊材料中拔出，若焊缝为环焊缝，可采取搅拌针随焊逐步回抽的方式实现环焊缝的无匙孔搅拌摩擦焊。

本发明提供的一种减少高熔点材料搅拌头磨损的搅拌摩擦焊接方法，与现有技术相比，其优点在于：

一、通过搅拌针回抽至轴肩内部然后再压入被焊材料的方式，用轴肩对被焊材料进行预热，待被焊材料充分软化后伸出搅拌针可以有效减少搅拌头冷态扎入阶段搅拌头的磨损，从而延长搅拌头的使用寿命。

二、当搅拌针的长度磨损后，可以通过调节搅拌针的伸出长度继续使用，满足产品的焊透要求。

三、本发明提出的减少高熔点材料搅拌头磨损的搅拌摩擦焊接方法具备操作简单，适应性强等特点。

附图说明

图1为本发明实施例的焊接初始阶段示意图；

图2为本发明实施例的焊接压入阶段示意图；

图3为本发明实施例的焊接停留阶段示意图；

图4为本发明实施例的搅拌针伸出阶段示意图；