CN101934426B - 一种提高水下搅拌摩擦焊接接头塑性的方法 - Google Patents

一种提高水下搅拌摩擦焊接接头塑性的方法 Download PDF

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Abstract

一种提高水下搅拌摩擦焊接接头塑性的方法，它涉及一种搅拌摩擦焊接及改性处理方法，以解决可热处理强化铝合金水下搅拌摩擦焊接接头塑性降低的问题。方法：一、用卡具将被焊工件与不锈钢垫板牢固定位，水槽中的水面高出被焊工件上端面30mm；二、将焊具沿着被焊工件的对接面进行搅拌摩擦焊接，焊接参数为转速800转/分钟、焊接速度100毫米/分钟，形成连接焊缝；三、将焊具退回到连接焊缝的起始位置，然后向连接焊缝的一侧偏移，一次偏移量与连接焊缝的宽度相等，从一次偏移后的起始位置开始进行一次改性处理，一次改性处理行进方向与连接焊缝的焊接方向相同，焊具的转速、焊接速度同步骤二，得到一道改性焊缝。本发明用于搅拌摩擦焊接。

Description

一种提高水下搅拌摩擦焊接接头塑性的方法
技术领域
本发明涉及一种搅拌摩擦焊接及改性处理方法。
背景技术
在可热处理强化铝合金的搅拌摩擦焊接过程中，由于受到焊接热循环的影响，使得接头内部形成了一个硬度值低于母材的区域，即软化区。软化区的形成显著降低了接头的力学性能。已有研究结果表明，采用水下搅拌摩擦焊接方法，通过利用水介质强烈的吸热作用，可以有效提高接头的抗拉强度，但同时降低了接头的塑性。针对这一问题，本发明提出了一种提高水下搅拌摩擦焊接接头塑性的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高水下搅拌摩擦焊接接头塑性的方法，以解决可热处理强化铝合金水下搅拌摩擦焊接接头存在塑性降低的问题。
本发明的方法是通过以下步骤实现的：步骤一、焊前准备：将被焊工件放置于不锈钢垫板的上端面上，用卡具将被焊工件与不锈钢垫板牢固定位，然后将水注入到水槽内，且水面高出被焊工件上端面30～50mm；步骤二、工件焊接：将焊具沿着被焊工件的对接面进行搅拌摩擦焊接，焊接参数为转速400转/分钟～2000转/分钟、焊接速度50毫米/分钟～1000毫米/分钟，形成连接焊缝；步骤三、一次改性处理：将焊具退回到连接焊缝的起始位置，然后向连接焊缝的一侧偏移，一次偏移量与连接焊缝的宽度相等，从一次偏移后的起始位置开始进行一次改性处理，一次改性处理行进方向与连接焊缝的焊接方向相同，一次改性处理参数与步骤二中的焊接参数相同，即转速400转/分钟～2000转/分钟、焊接速度50毫米/分钟～1000毫米/分钟，得到一道改性焊缝。
本发明具有以下优点：本发明通过一道或多道改性处理，将常规只含有连接焊缝的接头转变成了既含有连接焊缝又含有一道或多道改性焊缝的接头，由此增大了焊接接头的塑性变形能力，从而有效提高接头的塑性。
附图说明
图1是本发明具体实施方式五的结构主剖视图(图1也是具体实施方式一的步骤示意图)。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式是通过以下步骤实现的：步骤一、焊前准备：将被焊工件5放置于不锈钢垫板2的上端面上，用卡具6将被焊工件5与不锈钢垫板2牢固定位，然后将水注入到水槽1内，且水面高出被焊工件上端面30～50mm；步骤二、工件焊接：将焊具7沿着被焊工件5的对接面进行搅拌摩擦焊接，焊接参数为转速400转/分钟～2000转/分钟、焊接速度50毫米/分钟～1000毫米/分钟，形成连接焊缝A；步骤三、一次改性处理：将焊具7退回到连接焊缝A的起始位置O，然后向连接焊缝A的一侧偏移，一次偏移量t1与连接焊缝A的宽度b相等，从一次偏移后的起始位置O′开始进行一次改性处理，一次改性处理行进方向与连接焊缝A的焊接方向相同，一次改性处理参数与步骤二中的焊接参数相同，即转速400转/分钟～2000转/分钟、焊接速度50毫米/分钟～1000毫米/分钟，得到一道改性焊缝B1。由于一道改性焊缝B1与连接焊缝A所用的工艺参数相同，因而改性处理不会对接头强度产生影响，但改性焊缝的存在会增加接头的塑性变形能力，从而提高了接头的塑性。
具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的步骤一和步骤二中的被焊工件5的材质为铝、铝合金、镁或镁合金。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式的步骤一中水面高出被焊工件上端面30mm。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式的步骤二中焊具7的转速为800转/分钟，焊接速度100毫米/分钟。上述焊接参数为焊具7的最佳值。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式的步骤三中焊具7的转速为800转/分钟，焊接速度100毫米/分钟。上述焊接参数为焊具7的最佳工艺参数值。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式的步骤三中的一次改性处理过程与步骤二中的焊接过程应连续进行。这样有利于提高改性效率。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同的是它还包括步骤四：在一道改性焊缝B1的基础上进行二次改性处理：将焊具7退回到连接焊缝A的起始位置O，然后以连接焊缝A为对称中心，向一道改性焊缝B1相对称的一侧偏移，二次偏移量t2与连接焊缝A的宽度b相等，从二次偏移后的起始位置O″开始进行二次改性处理，二次改性处理行进方向与连接焊缝A的焊接方向相同，二次改性处理参数与步骤二中的焊接参数相同，即转速400转/分钟～2000转/分钟、焊接速度50毫米/分钟～1000毫米/分钟，得到二道改性焊缝B2；依次类推，在二道改性焊缝B2的基础上进行多道改性处理，每道改性焊缝相对于前一改性焊缝的偏移距离均与连接焊缝A的宽度b相等。本实施方式能进一步提高搅拌摩擦焊接接头的塑性。可根据接头的塑性指标选择改性道次，以满足不同工况的需求。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式八：结合图1说明本实施方式，本实施方式的步骤四中焊具7的转速为800转/分钟，焊接速度100毫米/分钟。上述焊接参数为焊具7的最佳值。其它步骤与具体实施方式七相同。
具体实施方式九：结合图1说明本实施方式，本实施方式的步骤四中的二次改性处理过程与步骤三中的一次改性处理过程应连续进行。这样有利于提高改性效率。其它步骤与具体实施方式七相同。
本发明的应用实例：
(1)、以几何尺寸为300mm×100mm×7.5mm的2219-T6铝合金板为例，在水下环境中进行焊接和一次改性处理：让水面高出被焊铝合金板上端面30mm，焊具7的转速为800转/分钟，焊接速度100毫米/分钟，焊接所得连接焊缝宽度为22mm，一道改性焊缝的宽度为22mm。根据国家标准GB/T2651-2008设计标准拉伸试样，拉伸测试结果表明，只包含连接焊缝的接头断后伸长率为7.6％，包含连接焊缝和一道改性焊缝的接头断后伸长率为12.6％。由此可见，采用改性处理方法能够显著提高水下搅拌摩擦焊接接头的塑性。
(2)、以几何尺寸为300mm×100mm×7.5mm的2219-T6铝合金板为例，在水下环境中进行焊接、一次改性处理和二次改性处理：让水面高出被焊工件上端面30mm，焊具7的转速为800转/分钟，焊接速度100毫米/分钟，焊接所得连接焊缝宽度为22mm，一道改性焊缝的宽度为22mm，二道改性焊缝的的宽度为22mm。根据国家标准GB/T2651-2008设计标准拉伸试样，拉伸测试结果表明，只包含连接焊缝的接头断后伸长率为7.6％，包含连接焊缝、一道改性焊缝和二道改性焊缝的接头断后伸长率为17.5％。由此可见，采用多道改性处理方法更能显著提高水下搅拌摩擦焊接接头的塑性。

Claims (8)

1.一种提高水下搅拌摩擦焊接接头塑性的方法，其特征在于：所述方法是通过以下步骤实现的：步骤一、焊前准备：将被焊工件（5）放置于不锈钢垫板（2）的上端面上，用卡具（6）将被焊工件（5）与不锈钢垫板（2）牢固定位，然后将水注入到水槽（1）内，且水面高出被焊工件上端面30~50mm；步骤二、工件焊接：将焊具（7）沿着被焊工件（5）的对接面进行搅拌摩擦焊接，焊接参数为转速400转/分钟～2000转/分钟、焊接速度50毫米/分钟～1000毫米/分钟，形成连接焊缝（A）；步骤三、一次改性处理：将焊具（7）退回到连接焊缝（A）的起始位置（O），然后向连接焊缝（A）的一侧偏移，一次偏移量（t1）与连接焊缝（A）的宽度（b）相等，从一次偏移后的起始位置（O＇）开始进行一次改性处理，一次改性处理行进方向与连接焊缝（A）的焊接方向相同，焊接参数是转速400转/分钟～2000转/分钟、焊接速度50毫米/分钟～1000毫米/分钟，得到一道改性焊缝（B1）。
2.根据权利要求1所述一种提高水下搅拌摩擦焊接接头塑性的方法，其特征在于：步骤一和步骤二中的被焊工件（5）的材质为铝、铝合金、镁或镁合金。
3.根据权利要求1所述一种提高水下搅拌摩擦焊接接头塑性的方法，其特征在于：步骤一中水面高出被焊工件上端面30mm。
4.根据权利要求1所述一种提高水下搅拌摩擦焊接接头塑性的方法，其特征在于：步骤二中焊具（7）的转速为800转/分钟，焊接速度100毫米/分钟。
5.根据权利要求1所述一种提高水下搅拌摩擦焊接接头塑性的方法，其特征在于：步骤三中的一次改性处理过程与步骤二中的焊接过程应连续进行。
6.根据权利要求1所述一种提高水下搅拌摩擦焊接接头塑性的方法，其特征在于：所述方法还包括步骤四，在一道改性焊缝（B1）的基础上进行二次改性处理：将焊具（7）退回到连接焊缝（A）的起始位置（O），然后以连接焊缝（A）为对称中心，向一道改性焊缝（B1）相对称的一侧偏移，二次偏移量（t2）与连接焊缝（A）的宽度（b）相等，从二次偏移后的起始位置（O＂）开始进行二次改性处理，二次改性处理行进方向与连接焊缝（A）的焊接方向相同，焊接参数是转速400转/分钟～2000转/分钟、焊接速度50毫米/分钟～1000毫米/分钟，得到二道改性焊缝（B2）；依次类推，在二道改性焊缝（B2）的基础上进行多道改性处理，每道改性焊缝相对于前一改性焊缝的偏移距离均与连接焊缝（A）的宽度（b）相等。
7.根据权利要求6所述一种提高水下搅拌摩擦焊接接头塑性的方法，其特征在于：步骤四中焊具（7）的转速为800转/分钟，焊接速度100毫米/分钟。
8.根据权利要求7所述一种提高水下搅拌摩擦焊接接头塑性的方法，其特征在于：步骤四中的二次改性处理过程与步骤三中的一次改性处理过程应连续进行。
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