[发明专利]一种用于铝合金拉拔式摩擦塞焊的成型环及其焊接方法

权利要求书

1.一种用于铝合金拉拔式摩擦塞焊的成型环(1)，其特征在于，所述成型环(1)的中心通孔为两段式阶梯型孔，所述两段式阶梯型孔分为靠近待焊工件(2)的第一阶梯部分(11)和远离待焊工件(2)的第二阶梯部分(12)，所述第一阶梯部分(11)的锥度大于所述第二阶梯部分(12)的锥度，所述第一阶梯部分(11)的长度小于所述第二阶梯部分(12)的长度。

2.根据权利要求1所述的一种用于铝合金拉拔式摩擦塞焊的成型环(1)，其特征在于，所述第一阶梯部分(11)的锥度为60°、长度为1.8mm。

3.根据权利要求1所述的一种用于铝合金拉拔式摩擦塞焊的成型环(1)，其特征在于，所述第二阶梯部分(12)的锥度为30°、长度为8.2mm。

4.根据权利要求1所述的一种用于铝合金拉拔式摩擦塞焊的成型环(1)，其特征在于，所述成型环(1)通过螺栓与支撑座(3)进行定位与连接。

5.一种铝合金拉拔式摩擦塞焊焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：

选择塞棒(4)直径；

将如权利要求1-4任意一项所述的用于铝合金拉拔式摩擦塞焊的成型环(1)安装在待焊工件(2)的塞孔背面；

确定焊接总进给量。

6.根据权利要求5所述的一种铝合金拉拔式摩擦塞焊焊接方法，其特征在于，所述的塞棒(4)直径的确定方法为：

塞棒(4)在焊接时同时受到拉应力和扭矩的作用，根据公式(2)计算得到塞棒(4)的带有安全系数的第四强度理论的理论强度[σ]：

式中，τ为最大切应力，其中，M_e为最大扭矩，W_P为抗扭截面系数；σ为最大拉应力，其中F为最大拉力，A为塞棒(4)截面积；n为安全系数；

在选定塞棒(4)材料和焊接工艺参数以后，将塞棒(4)材料的所能承受最大拉应力σ，最大扭矩M_e，最大拉力F以及安全系数n带入公式(2)，根据公式(2)得到塞棒(4)直径。

7.根据权利要求5所述的一种铝合金拉拔式摩擦塞焊焊接方法，其特征在于，所述的焊接总进给量包括预加载进给量、焊接进给量和顶锻进给量；

所述预加载进给量由塞补焊机自身确定；

所述顶锻进给量的确定方法为：当顶锻力在20kN-50kN之间变化时，顶锻力所对应的顶锻进给量在2mm-7mm之间线性变化；

所述焊接总进给量的确定方法为：所述焊接进给量的最大值不能使塞棒(4)接触到所述成型环(1)、最小值需保证塞棒(4)与成型环(1)的交点和塞棒(4)与塞孔的交点在同一直线上，在最大值和最小值之间调节所述焊接进给量。