[发明专利]一种预开槽式填充锌粒搅拌摩擦焊接方法

说明书

本发明涉及焊接领域，具体公开了一种预开槽式填充锌粒搅拌摩擦焊接方法，本发明在金属板的表面加工出一条凹槽，然后在凹槽内放置锌粒，不仅可增强材料的塑形流动能力，锌粒还有利于填充微观孔洞，从而获得接头性能良好的焊缝，通过自动下料装置对凹槽进行锌粒填充，不仅保证了凹槽内的锌粒均匀分布，也保证了被焊件各段焊接接头的强度均有提高。

技术领域

本发明涉及焊接领域。

背景技术

当今社会发展中，交通运输、航空航天以及石油化工等领域对轻量化的材料需求越来越大，钢、铁等传统材料的地位正被逐渐代替。同种材料、异种材料、不同规格的轻量化板材连接正受到广泛关注。轻量化板材常用的连接方法有：压焊、钎焊、熔焊等技术。而这些技术中，有的需要填充材料，接头性能被大大降低；有的技术在保证接头性能的前提下，操作复杂、对设备要求高、加工速率不能满足实际生产要求。在这种情况下搅拌摩擦焊接应运而生，与传统焊接技术相比，搅拌摩擦焊是一种高效、环保的固态连接工艺，具有焊接热输入较低和不易焊接变形的特点。搅拌摩擦焊因不易产生脆性相而得到接头性能良好的焊缝，也因其工艺相对简单、连接性能较好受到各行各业的广泛关注。搅拌摩擦焊接利用高速旋转的搅拌头与工件摩擦产生的热量使工件局部发生熔化，搅拌头前的材料发生强烈的塑形变形，随着搅拌头沿着焊接方向移动时，工件上被塑化的材料在搅拌头的作用下形成致密焊缝。但在实际焊接过程中，旋转速度、焊接速度、搅拌头倾角等因素影响固态材料的流动，导致焊接混合较差。经常出现飞边、表面未填充、根部未焊透、气泡、隧道、孔洞、裂纹等缺陷。针对上述存在的问题，研究设计一种新型的预开槽式填充锌粒搅拌摩擦焊接方法，克服现有搅拌摩擦焊接方法中所存在的问题是十分必要的。

发明内容

为了解决现有的搅拌摩擦焊接方法存在的上述问题，本发明提供了一种预开槽式填充锌粒搅拌摩擦焊接方法。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种预开槽式填充锌粒搅拌摩擦焊接方法，包括如下步骤：

S1.进行预处理，将金属板和聚合物板切割成所需要的规格；

S2.在所述金属板的表面加工出一条凹槽，清洁所述金属板和所述聚合物板；

S3.将所述金属板与聚合物板置于焊接台上，将所述金属板置于上方，所述聚合物板置于下方，用夹具将所述金属板与聚合物板固定；

S4.将焊具的搅拌头置于所述凹槽一端的上方，调整所述焊具上自动送料装置的位置，将所述自动送料装置的送料口对准搅拌摩擦焊起始位置；

S5.启动所述自动送料装置，使所述自动送料装置的储料箱中的锌粒落入所述凹槽内，启动所述焊具，控制所述搅拌头保持恒定的旋转速度并向下移动，使所述搅拌头上的搅拌针插入所述锌粒内，直到所述搅拌头达到设定的轴肩下压量；

S6.使所述搅拌头保持设定的轴肩下压量，以恒定转速和焊接速度，沿着所述凹槽进行焊接，焊接过程中保持所述送料口与搅拌头的相对位置不变，并保持所述送料口送出的所述锌粒刚好盖住所述凹槽，直到所述搅拌头到达所述凹槽的另一端，关闭所述自动送料装置和焊具，并将所述搅拌头抬起退出。

优选的，所述步骤S1中，所述金属板为铝合金板。

优选的，所述步骤S2中，所述凹槽的形状为长方形，所述凹槽的高度小于所述金属板的高度，所述凹槽的长度小于所述金属板的长度，所述凹槽的宽度小于所述搅拌头轴肩的宽度。

优选的，所述步骤S2中，用砂纸对所述金属板进行打磨，打磨后用丙酮清理所述金属板和聚合物板的接触面，清除残留杂质和污染物。

优选的，所述步骤S3中，所述金属板带有所述凹槽的面向上放置，所述夹具位于所述金属板上方，所述夹具通过螺丝将所述金属板与聚合物板夹在焊接台上。