[发明专利]一种去除搅拌头金属粘料的方法

说明书

本发明涉及摩擦焊的技术领域，公开了一种去除搅拌头金属粘料的方法，包括搅拌头和金属除料板，所述搅拌头的表面粘附有金属粘料，所述搅拌头的熔点高于所述金属除料板和所述金属粘料的熔点，所述搅拌头与所述金属除料板之间的摩擦系数和所述搅拌头与所述金属粘料之间的摩擦系数均小于所述金属除料板与所述金属粘料之间的摩擦系数，将所述搅拌头持续旋转并扎入所述金属除料板，所述金属粘料与所述金属除料板发生软化并混合形成金属混合物，所述搅拌头在所述金属除料板停留3－8秒后，将所述搅拌头抽离所述金属除料板。本发明的去除搅拌头金属粘料的方法，能简单且高效的去除搅拌头金属粘料。

技术领域

本发明涉及搅拌摩擦焊的技术领域，特别是涉及一种去除搅拌头金属粘料的方法。

背景技术

摩擦焊作为一种新型固相连接技术，以组织性能优异的优势在铝、镁、铜等低熔点金属焊接已得到广泛应用。对于钢、钛等高熔点材料而言，优异的高温强度导致其难以塑化，因而对搅拌头材料提出更高的要求，并限制了搅拌摩擦焊技术在高熔点材料的应用。近些年来，随着钨铼合金、钴合金和聚晶立方氮化硼(polycrystalline cubic boronnitride，PCBN)等搅拌头材料制备及工具设计等方面的明显进步，对高熔点金属的搅拌摩擦焊接研究越来越广泛和深入。

事实上，在搅拌摩擦焊过程中，搅拌头表面通常会粘附一定量的金属粘料。这主要与搅拌头和焊接工件金属之间的相互运动或摩擦有关。焊接过程中，搅拌头与焊接工件金属之间发生相互运动，并在摩擦力作用下发生温度升高和塑性变形，进而在分子力作用下发生焊合。当搅拌头朝前运动时，如果剪切发生在原有接触面上，则不会发生磨损或粘着；若剪切发生在强度较低的焊接工件金属一侧，则强度较高的搅拌工具表面将粘附高熔点材料，并在之后的重复摩擦过程中，金属粘料粘于搅拌工具的表面。因此，搅拌头与焊接工件金属之间的摩擦属于粘着摩擦。

在粘着摩擦过程中，温度的上升一方面会使焊接工件金属的软化程度逐步增加，不仅增加真实接触面积，还会增强搅拌头与焊接工件金属之间的分子吸附作用力，进而增大摩擦系数；另一方面，温度的升高会使高熔点材料表面出现一层硬度较低的塑形金属层，其厚度随温度的升高不断增加，从而导致大量软化的焊接工件金属粘着在搅拌工具表面。因此，温度的升高会使软化层金属的软化程度和厚度增加，导致随旋转转移的粘塑性金属增加。

然而，搅拌头表面粘附有金属粘料，一方面会改变搅拌头与焊接工件之间的摩擦条件，进而影响焊接过程的热输入以及焊接接头的质量；另一方面还会增加粘附搅拌头的维护难度，影响焊接效率。因此，一种简单且行之有效去除搅拌头金属粘料的方法显得尤其重要。

发明内容

本发明的目的是：一种简单且高效的去除搅拌头金属粘料的方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种去除搅拌头金属粘料的方法，包括搅拌头和金属除料板，所述搅拌头的表面粘附有金属粘料，所述搅拌头的熔点高于所述金属除料板和所述金属粘料的熔点，所述搅拌头与所述金属除料板之间的摩擦系数和所述搅拌头与所述金属粘料之间的摩擦系数均小于所述金属除料板与所述金属粘料之间的摩擦系数，将所述搅拌头持续旋转并扎入所述金属除料板，所述金属粘料与所述金属除料板发生软化并混合形成金属混合物，所述搅拌头在所述金属除料板停留3－8秒后，将所述搅拌头抽离所述金属除料板。

作为优选方案，包括以下步骤：

步骤1：所述搅拌头旋转扎入所述金属除料板，所述金属粘料和所述金属除料板发生软化并产生塑性变形；

步骤2：所述金属粘料脱离所述搅拌头，所述金属粘料与所述金属除料板发生混合形成所述金属混合物，所述金属混合物位于所述搅拌头表面外周；

步骤3：将所述搅拌头从所述金属除料板抽出。

作为优选方案，所述步骤3中，所述金属除料板形成有金属混合物层。