[发明专利]锁底结构搅拌摩擦焊接方法

说明书

本发明一种锁底结构搅拌摩擦焊接方法，属于焊接技术领域；该方法主要用于锁底结构焊接，利用搅拌工具与母材摩擦以及激光束作用在搅拌工具上产生的双重热量作为焊接热源，其中锁底结构中的对接面通过搅拌摩擦焊进行焊接，搭接面通过双重热源熔化放置在搭接界面中的钎料实现自钎焊。该方法可同时实现锁底结构对接面的搅拌摩擦焊和搭接面的自钎焊，此外通过双重热源可将焊接温度提高至500℃以上，扩大了钎料选择范围。可以根据产品不同工艺性能需求选择适宜的钎料，能够有效提高接头的力学性能、耐腐蚀性等。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种锁底结构搅拌摩擦焊接方法。

背景技术

冷却面板作为一种单流体(气体或液体)热交换器，通常选用铝合金、铜合金等材料制作，具有散热效率高、温度梯度小等特点，在电力电子、航空航天、船舶等领域有着广阔的应用前景，是各类高功率电子设备的理想散热元件。

冷却面板主要由底板和盖板组成，采用锁底结构进行焊接。锁底结构是一种在焊缝背部无法施加刚性垫板的情况下，采用的特殊焊接结构。焊缝一侧母材加工出工艺台阶作为焊缝背部支撑，该结构具有对接接头以及搭接接头的双重特征。锁底结构目前广泛应用于冷却面板的焊接。

搅拌摩擦焊作为一种新型的绿色固相焊接技术，能避免熔焊过程中产生的气孔、裂纹等缺陷，是冷却面板的理想焊接方法。但是由于焊接原理的原因，采用传统的搅拌摩擦焊技术进行冷却面板锁底结构的焊接只能焊接对接面，搭接面无法进行全部焊接。因此，现有焊接方法一方面在搭接面处会形成“Hook”缺陷，降低接头力学性能，另一方面在搭接面处会形成缝隙，后续导电氧化时易进入腐蚀液，存在腐蚀风险。

文献1“申请公布号是CN104923927A的中国发明专利”公布了一种用于异种金属搭接结构的搅拌摩擦焊-钎焊复合焊接方法。该方法通过在异种金属板材之间放置低熔点软钎料，利用搅拌工具与母材摩擦产生的摩擦热使钎料熔化，实现搭接界面的钎焊。该焊接方法焊接热源单纯依靠搅拌摩擦焊产生的摩擦热，焊接过程中的温度一般不超过500℃，只能选用熔点较低的软钎料(如Zn基钎料)，进行搭接界面的钎焊。因软钎料焊接后接头的力学性能较低，并且选择范围较窄。因此，无法满足实际生产中各种工艺性能需求，如力学性能、耐腐蚀性等。

因此，为解决上述问题，特提供一种新的技术方案。

发明内容

要解决的技术问题：

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种锁底结构搅拌摩擦焊接方法，该方法主要用于锁底结构焊接，锁底结构中的对接面通过搅拌工具的机械搅拌和激光束的热作用实现焊接；搭接面通过搅拌工具与母材摩擦、激光束的热作用形成双重热源，熔化放置在搭接界面中的钎料实现自钎焊，可有效解决搭接面“Hook”缺陷技术难题，提高接头力学性能。此外，通过双重热源可将焊接温度提高至500℃以上，将钎料选择范围由软钎料扩展至硬钎料。可以根据产品特殊工艺性能需求选择适宜的钎料。

本发明的技术方案是：一种锁底结构搅拌摩擦焊接方法，其特征在于具体步骤如下：

步骤一：加工锁底结构的底板和盖板，底板一侧加工出工艺台阶，盖板的厚度比工艺台阶的台阶高度薄0.1mm～0.2mm；

步骤二：将钎料填充于底板与盖板装配后的搭接面中；

步骤三：采用中心带盲孔的搅拌工具对底板与盖板的对接面进行焊接，在焊接过程中，将激光束沿盲孔轴向打入，并在盲孔内进行多次反射，直至激光束能量被搅拌工具吸收转化为热能，搅拌工具再通过热传导方式将热量传递至母材。

步骤四：锁底结构中的对接面通过搅拌工具的机械搅拌和激光束的热作用实现焊接；搭接面通过搅拌工具与母材摩擦、激光束的热作用形成双重热源，熔化放置在搭接界面中的钎料实现自钎焊。