[发明专利]一种利用搅拌摩擦填补焊接匙孔的方法

说明书

本发明公开了一种利用搅拌摩擦填补焊接匙孔的方法，该方法包括如下步骤：1)搅拌头相对工件焊接面法线倾斜插入加工余量层；2)将位于加工余量层中的搅拌头端部在加工余量层中推移至匙孔位置；3)搅拌头回正，其轴心与匙孔中心重合；4)抬起搅拌头，匙孔填补结束。该填补方法利用了搅拌头在工件中旋转时摩擦热可软化工件材料的特性，通过旋转搅拌头的运动将工件表面的软化加工余量材料迁移至匙孔处，经过旋转头的组合运动将软化的材料填补匙孔。

技术领域

本发明涉及一种匙孔的填补方法，具体为一种利用搅拌摩擦填补焊接匙孔的方法，属于搅拌摩擦焊技术领域。

背景技术

所谓搅拌摩擦焊是指利用高速旋转的焊具与工件摩擦产生的热量使被焊材料局部塑性化，当焊具沿着焊接界面向前移动时，被塑性化的材料在焊具的转动摩擦力作用下由焊具的前部流向后部，并在焊具的挤压下形成致密的固相焊缝。具体而言，搅拌摩擦焊焊接过程是由一个搅拌针(带螺纹圆柱体或其他形状)深入工件的接缝处，通过搅拌头的高速旋转，使其与工件材料发生摩擦，从而使连接部位的材料温度升高软化，同时对材料进行搅拌摩擦，进而完成焊接。

由于搅拌头前端安装有搅拌针，焊接结束后，搅拌头抬起会在焊缝终端处留下匙孔。一般而言，焊缝分为两种：一种是非闭环焊缝，常规做法是延长焊接长度，将匙孔引入焊接件有效区域以外，焊接完成后将匙孔直接切除；另外一是闭环型焊缝(焊缝首尾相接称之为闭环)，焊接完成后，匙孔通常会留在有效焊缝位置，进而导致匙孔所处位置的焊缝焊接强度会明显降低。

为了保证焊接强度，需要对闭环型匙孔进行填补。现有技术中，对于此类匙孔的填补主要采用搅拌针回抽技术完成对匙孔的填补，其方法是焊接完成后搅拌头不从焊缝中取出，而是继续前进，同时将搅拌针缓慢地从焊缝中抽出，直至搅拌针完成从焊缝中抽出，最终整个搅拌头脱离焊缝，形成无匙孔焊接。如公开号为CN107855639A的专利，消除无匙孔搅拌摩擦点焊环凹槽的方法，便是基于此原理形成的技术方案。此外，国标(GB/T34630.1-2017)中，也有详细介绍回抽式焊接方法及焊头结构。

然而，采用搅拌针回抽式搅拌头焊接用以消除焊接匙孔，会存在至少三点明显缺陷：

1)在闭环型焊缝焊接时，焊接完成后搅拌针会在已焊接好的焊缝位置继续前进，在前进过程中将搅拌针缓慢提取出，会对已经焊接好的焊缝二次焊接，使得焊缝中存在缺陷的风险增大；

2)搅拌针在缓慢提取出的过程必须十分缓慢，同时搅拌头前进速度和搅拌速度配合须十分精准，否则会在焊缝区域产生隧道孔洞，工艺难度很大。

3)由于搅拌针是缓慢提取出来，要求提取搅拌针时的焊接距离较长、耗时较长。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种利用搅拌摩擦填补焊接匙孔的方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的，一种利用搅拌摩擦填补焊接匙孔的方法，包括旋转的搅拌头、工件表面的加工余量层、工件、工件待填补的匙孔；所述方法包括如下步骤：

1)搅拌头相对工件焊接面法线倾斜插入加工余量层；

2)将位于加工余量层中的搅拌头端部在加工余量层中推移至匙孔位置；

3)搅拌头回正，其轴心与匙孔中心重合；

4)抬起搅拌头，匙孔填补结束。

优选地，所述步骤1)中：搅拌头轴线与工件焊接面法向线所成角度为a，其中角度a不大于20度。

优选地，所述步骤2)中，所述推移过程中，即旋转的搅拌头在工件的加工余量层中运动至匙孔位置的过程中，位于搅拌头前部的余量材料因摩擦生热而软化，软化的余量材料在搅拌头的下压和前移作用下进入搅拌头头部容腔内。