[发明专利]一种铍铝合金板的搅拌摩擦焊接方法

说明书

本发明公开了一种铍铝合金板的搅拌摩擦焊接方法，属于铍铝合金的焊接方法技术领域。本发明的一种铍铝合金板的搅拌摩擦焊接方法，包括以下步骤，S1、对耐热垫板进行预热，对待施焊的铍铝合金板进行预热；S2、将耐热垫板、铍铝合金板装夹至焊接工作台上，其中，耐热垫板位于铍铝合金板与焊接工作台之间；S3、对铍铝合金板进行搅拌摩擦焊。采用本发明的一种铍铝合金板的搅拌摩擦焊接方法，能够获得表面成型好、内部缺陷少和焊缝组织细小的焊接接头，能够避免甚至杜绝焊缝内部出现孔洞缺陷。

技术领域

本发明涉及一种铍铝合金板的搅拌摩擦焊接方法，属于铍铝合金的焊接方法技术领域。

背景技术

铍铝合金继承了金属铍的优异性能，同时又结合了铝的高韧性和易加工性，是一种独特的低密度(密度比铝低25％)、高比刚度(比刚度是铝、钛、钢铁、镁的4倍)和高稳定性(热膨胀系数比铝低50％)的材料。与传统航空航天用钛合金、铝合金和镁合金相比，铍铝合金在密度、弹性模量、热导率等方面具有明显的优势。在美国等发达国家，铍铝合金已在航空航天、核工业、导航、光电设备封装、计算机制造、汽车工业等领域得到应用。欧洲航天局将铍铝合金列为性能等级I级的材料，美国也明确将其作为反导动能武器的核心材料。

当前，铍铝合金及其他轻金属的空间框架结构件，主要采用挤压型材或焊接工艺来制造。在焊接方面，主要采用熔化焊工艺如电子束焊、钨极气体保护焊和激光焊等方法制造铍铝合金结构件。由于铍与铝不互溶且二者的熔点相差大，凝固区间很宽，焊缝组织以粗大的柱状晶为主，产品中也容易产生孔隙，电子束焊接BeAlMet162接头的强度约为母材强度的70％。搅拌摩擦焊(FSW)是一种固相连接技术，具有连接强度高、环保、绿色和高效的特点。采用FSW工艺焊接铍铝合金研究的很少，仅有Contreras F.等人于2002年报道了粉末冶金铍铝合金FSW接头的金相组织、微观结构、硬度等研究结果，由于所选工艺的限制，焊缝中还存在一些明显的孔洞缺陷，但该研究是对铍铝合金“绿色制造”的有益尝试，可避免有毒Be和BeO蒸汽的产生。可以看出采用FSW工艺焊接铍铝合金是一种非常有前景的焊接技术，为提高铍铝合金板焊接接头的质量，有必要进一步研究优化的铍铝合金板的搅拌摩擦焊接方法。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种铍铝合金板的搅拌摩擦焊接方法，能够提高铍铝合金板焊接接头的质量。

本发明采用的技术方案如下：

一种铍铝合金板的搅拌摩擦焊接方法，包括以下步骤，

S1、对耐热垫板进行预热，对待施焊的铍铝合金板进行预热；

S2、将耐热垫板、铍铝合金板装夹至焊接工作台上，其中，耐热垫板位于铍铝合金板与焊接工作台之间；

S3、对铍铝合金板进行搅拌摩擦焊。

进一步的，耐热垫板的壁厚B大于铍铝合金板的壁厚C。

进一步的，在步骤S1中，耐热垫板的预热温度大于铍铝合金板的预热温度。

进一步的，在步骤S1中，耐热垫板的预热温度为820℃-850℃，铍铝合金板的预热温度为450℃-550℃。

进一步的，在步骤S1中，耐热垫板的预热保温时间为20min-30min，铍铝合金板的预热保温时间为2min-5min。

进一步的，在步骤S1中，采用马弗炉对耐热垫板进行预热，采用马弗炉对铍铝合金板进行预热。

进一步的，在步骤S3中，在搅拌摩擦焊过程中，铍铝合金板的温度不低于200℃。

进一步的，在步骤S3中，采用搅拌摩擦焊机通过搅拌头对铍铝合金板进行搅拌摩擦焊，该搅拌头包括轴肩以及连接于轴肩底部的搅拌针。

优选的，搅拌针直径d1与轴肩直径d2的比值为1/4-1/2。