[发明专利]用于高强铝合金变角度角接接头的高效静止轴肩搅拌头

说明书

本发明涉及搅拌摩擦焊角接接头领域，具体为一种用于高强铝合金变角度角接接头的高效静止轴肩搅拌头。该搅拌头由静止轴肩与搅拌针组成，所述搅拌针通过热处理工艺，能够使搅拌针硬度，耐磨性以及热稳定性均达到焊接高强铝合金的要求。所述静止轴肩，用于焊接过程中压住流动的塑性金属，在实际焊接过程中，特殊结构的静止轴肩能够实现焊接一定角度范围内的角接焊缝，并能够有效阻止焊缝减薄的现象发生，最终实现高强铝合金近直角接头的焊接。

技术领域

本发明属于角接焊缝静止轴肩搅拌摩擦焊接生产技术领域，特别是涉及一种用于高强铝合金变角度角接接头的高效静止轴肩搅拌头。

背景技术

在制造生产过程中，搅拌摩擦焊的角接通常是用对接焊缝弯折成所需角度，这样不光增加了制造工序，而且还降低了焊缝的强度，所以角接接头的搅拌摩擦焊研究得到了关注。然而在焊接界面的精细结构表征和复杂应力状态下接头的力学性能方面还需要进一步的深入研究。

7B52叠层铝合金是我国自主研发的超高强铝合金，对于7B52叠层铝合金搅拌摩擦焊接，目前研究较少，关于这方面的研究成果几乎没有。而7B52叠层装甲铝合金的搅拌摩擦焊接研究将对这种材料的推广普及起到至关重要的作用，一旦在该研究上取得进展，将会为新型材料装甲车的研发和生产奠定基础，从而推动军事装甲车的更新换代，大大提高装甲车的抗弹性能，增强装甲车在战争中的存活几率，对车上人员的生命安全增强保证。此外，该材料可能还能广泛应用于其他需要灵活性与抗弹性的军事装备中，具有非常广泛的应用前景。

现有静止轴肩搅拌摩擦焊接角焊缝技术中，存在着诸多问题，例如，在焊接过程中，塑形金属会大量挤入搅拌针与静止轴肩的配合间隙中，导致焊接在焊接时，只能焊接不到500mm的焊缝后，就需要拆卸搅拌头清理配合间隙中的挤入金属，这一现象大大降低了静止轴肩焊接的效率，也是设计静止轴肩的难点之一。

发明内容

本发明目的在于解决装甲车制造中使用高强铝合金焊接复杂结构的零件时，角接焊缝难以焊接的问题，提供一种用于高强铝合金变角度角接接头的高效静止轴肩搅拌头。

实现本发明目的提供技术方案如下：

本发明提供一种用于薄板角接接头焊接的高效静止轴肩搅拌头，包括静止轴肩、搅拌针、夹持端。夹持端位于整个搅拌针的根部，搅拌针插入静止轴肩的空腔中，搅拌针前端伸出轴肩最前端5mm，搅拌针与静止轴肩的配合间隙为0.5mm。搅拌头能够焊接装配间隙在0-2mm之间的6-8mm厚的角接焊缝。静止轴肩，材料为奥氏体不锈钢301(17Cr-7Ni)，以一条轴肩上表面中轴线为对称线，切割两个对称斜面，斜面角度为96°，在轴肩中部斜率增加，减小了轴肩与母材的接触面积，从而减小了焊接过程中摩擦力的同时，降低了静止轴肩刮蹭损坏焊板表面的可能。在静止轴肩顶部添加了钝角凸台，凸台角度与轴肩一致，厚度为1mm，且材料与轴肩材料相同。

优选地，轴肩凸台添加硼化物陶瓷涂层，涂层厚度为0.3mm，使轴肩具有优良的抗氧化性和耐磨性并提高轴肩的硬度与热稳定性。

优选地，搅拌针，在搅拌针伸出轴肩部分采用两端设计，伸出部分共11mm，后端6mm为逆时针梯形螺纹，螺距为1mm，前端为光滑的锥形圆台。

优选地，搅拌针，直径为8mm，顶端锥形圆台直径在4-8mm之间。

优选地，搅拌针采用马氏体铬不锈钢440(9Cr18)，并对其进行淬火回火处理，使搅拌针具有高强度、高硬度以及优良的耐磨性。

优选地，搅拌针采用马氏体铬不锈钢进行制造，并进行淬火+回火热处理，淬火温度为870℃，回火温度为630℃，保温半小时。

优选地，搅拌头，能够实现近直角接头的焊接，焊接角度范围87-95°。

此外，本发明提供一种用于高强铝合金变角度角接接头的高效静止轴肩搅拌头的工艺方法，如下步骤：