[发明专利]一种薄壁异质金属层状复合材料搅拌摩擦焊修复方法

权利要求书

1.薄壁异质金属层状复合材料缺陷的无针搅拌摩擦焊修复方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）通过无损检测薄壁异质金属层状复合材料，确定其界面以及组元材料自身缺陷的大小、位置和形状，进而确定缺陷区域；薄壁异质金属层状复合材料的组元材料为组元层A和组元层B；

（2）找到缺陷区域内的最长直径，以该直径作为基础线段；将基础线段向上平移至与缺陷区域上边界相切得到线段ab，向下平移至与缺陷区域下边界相切得到线段cd；根据线段ab、线段cd和缺陷区域左右两侧边界，在薄壁异质金属层状复合材料的一个侧面设置缺陷区域的外接矩形；量取外接矩形的长度L和宽度W；

（3）确定薄壁异质金属层状复合材料的材质；确定组元层A的厚度h1和组元层B的厚度h2；将设有外接矩形所在侧面作为复合材料搭接面；

（4）准备厚度为h的辅助板，辅助板的长度为L+（9～11）mm，宽度为W+（9～11）mm；辅助板的材质与复合材料搭接面所在的组元层的材质相同；将辅助板的一个侧面作为辅助板搭接面；

（5）对复合材料搭接面和辅助板搭接面分别进行清理去除粉尘和油污；

（6）将辅助板通过夹具固定在薄壁异质金属层状复合材料上，使复合材料搭接面和辅助板搭接面紧密贴合，并且辅助板覆盖外接矩形；

（7）采用轴肩直径为Φ的无针搅拌摩擦焊工具，对辅助板处进行无针搅拌摩擦焊；当W≤Φ-4mm时，通过无针搅拌摩擦焊工具沿长度L方向对辅助板处进行单道无针搅拌摩擦焊修复；当WΦ-4 mm时，通过无针搅拌摩擦焊工具沿长度L边对辅助板处进行叠加多道次无针搅拌摩擦焊修复，在相邻的两个道次的修复中，后一道次修复与前一道次修复之间的修复宽度的重叠宽度为X；修复时宽度方向的两侧外延出宽度为Φ/6的过渡区域；当Φ-4 W5Φ时，修复道次数；当5KΦ≤W5（K+1）Φ时，修复道次数；其中，K为任意正整数，K =1，2，3……；

（8）修复完成后，拆除夹具去除辅助板，并进行机加处理。

2.根据权利要求1所述的薄壁异质金属层状复合材料缺陷的无针搅拌摩擦焊修复方法，其特征在于步骤（7）中，修复过程沿长度L方向左侧起点开始至右侧终点；左侧起点位于外接矩形外的左侧，且与外接矩形间距为；右侧终点位于外接矩形外的右侧，且与外接矩形间距为。

3.根据权利要求1所述的薄壁异质金属层状复合材料缺陷的无针搅拌摩擦焊修复方法，其特征在于步骤（4）中，0.5 mm≤h≤1.5 mm。

4.根据权利要求1所述的薄壁异质金属层状复合材料缺陷的无针搅拌摩擦焊修复方法，其特征在于步骤（6）中，固定辅助板后，辅助板处薄壁异质金属层状复合材料和辅助板的总厚度H1=h1+h2+h。

5.根据权利要求1所述的薄壁异质金属层状复合材料缺陷的无针搅拌摩擦焊修复方法，其特征在于当W为5倍Φ时，K值取1，当W再增加5倍Φ时，K值取2，即增加1；以此类推。

6.根据权利要求1所述的薄壁异质金属层状复合材料缺陷的无针搅拌摩擦焊修复方法，其特征在于步骤（7）中，进行无针搅拌摩擦焊修复时，下压量为h3，且0.1 mm≤h3≤0.3mm；焊接速度为15~150mm/min、搅拌旋转速度为200~900r/min。

7.根据权利要求1所述的薄壁异质金属层状复合材料缺陷的无针搅拌摩擦焊修复方法，其特征在于步骤（8）中，机加处理是对去除辅助板的部分进行打磨，至毛刺被去除。