[发明专利]一种异种金属旋转摩擦焊方法

摘要

本发明公开了一种用于异种金属旋转摩擦焊的包套结构及旋转摩擦焊方法，所述的包套结构为圆柱钢材加工而成的圆柱套筒，所述圆柱套筒内壁加工有内螺纹；旋转摩擦焊时，异种金属棒材端部具有的外螺纹同包套结构的内螺纹螺纹连接，钢棒材端面和包套结构的钢材质端面接触旋转摩擦。本发明所述的用于异种金属旋转摩擦焊的包套结构及旋转摩擦焊方法，大幅降低了因异种金属高温性能差异巨大导致的塑性变形不均，从而减小了焊缝区残余应力和彻底清除了钢表面的氧化物夹杂，包套结构还能够起到模子约束金属的作用，进而提高了焊接质量。同时，还大幅降低了焊接过程对设备能力的要求。

主权项

1.一种异种金属旋转摩擦焊方法，其特征在于包括以下步骤：S1、焊前准备，根据待焊钢棒材和待焊异种金属棒材的尺寸，加工包套结构，并且在待焊异种金属棒材端部外壁加工有同包套结构内螺纹配合的外螺纹结构；将待焊钢棒材、待焊异种金属棒材以及包套结构的待焊面机械加工至粗糙度Ra≤3.2μm，并采用丙酮超声波清洗去除油污和杂质；所述包套结构为圆柱钢材加工而成的圆柱套筒，所述圆柱套筒内壁加工有内螺纹；旋转摩擦焊时，异种金属棒材端部具有的外螺纹同包套结构的内螺纹螺纹连接，钢棒材端面和包套结构的钢材质端面接触旋转摩擦；所述的异种金属棒材为钛或钛合金棒材，包套结构钢材质同待焊钢棒材的材质相同；所述包套结构的端面厚度为λ，1mm≤λ≤3mm；所述包套结构的长度为L，5mm≤L≤30mm；所述包套结构的外径为D，待焊钢棒材的直径为φ，φ+2mm≤D，内径等于待焊钢棒材直径；所述包套结构内螺纹的牙高为α，0.5mm≤α≤2.5mm，螺距为β，0.8mm≤β≤2.5mm；所述包套结构内孔深度为γ，4mm≤γ≤29mm；所述待焊异种金属棒材端部的外螺纹段长度大于包套结构内孔深度；S2、装配结构接头，将清理好的包套结构，通过螺纹连接方式装配在待焊异种金属棒材待焊端，形成待焊结构；S3、焊接进行，将待焊钢棒材装卡在摩擦焊机上，旋转摩擦焊接，在磨穿的瞬间顶锻刹车，最后得到异种金属与钢两侧同时充分变形的复合接头；根据摩擦压力为40～80MPa，顶锻压力为80～160MPa的工艺参数进行焊接。