CN106825904A - 一种搅拌摩擦焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种搅拌摩擦焊接方法，包括：将焊接工装固定在焊接工作台上；将焊接垫板固定在焊接工装上；将辅助定位块固定在焊接垫板上；将第一零部件固定在焊接垫板上；将辅助定位块拆除；将第二零部件固定在焊接垫板上；将搅拌头装夹在搅拌焊接设备的夹头上；对第一零部件及第二零部件进行定位焊；对第一零部件及第二零部件进行搅拌摩擦焊继而完成焊接获得焊接件。该搅拌摩擦焊接方法能保证焊接质量，提高原材料利用率、节约焊接成本、提高加工效率。

Description

一种搅拌摩擦焊接方法
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，特别涉及一种搅拌摩擦焊接方法。
背景技术
搅拌摩擦焊是由英国焊接研究所(TWI)于1991年发明，它是一种绿色的固相连接技术，与传统的熔焊相比，具有焊接变形小，无污染，且焊缝不会出现裂纹、咬边等熔焊常见的缺陷，特别适合轻合金的焊接，已取得广泛的应用，作为搅拌摩擦焊的心脏，搅拌头对于搅拌摩擦焊缝成形及性能显得十分重要，而对于搅拌摩擦焊对接接头，搅拌针长度的选择尤为关键，若搅拌针长度较长时，容易扎穿焊接垫板，引起焊缝金属夹杂，若搅拌针长度较短时，容易导致未焊透缺陷产生。
现有技术中搅拌摩擦焊对接焊缝常采用母材背部加厚进行焊接，焊后采用机械加工方法去除背部余量，存在原材料利用率低，加工成本增加的缺点。
发明内容
本发明提供了一种搅拌摩擦焊接方法，解决了或部分解决了现有技术中采用母材背部加厚进行焊接，存在原材料利用率低，加工成本高的技术问题，实现了保证焊接质量、提高原材料利用率、节约焊接成本、提高加工效率的技术效果。
本发明提供的一种搅拌摩擦焊接方法，用于第一零部件与第二零部件的对接焊；所述搅拌摩擦焊接方法包括：
将焊接工装固定在焊接工作台上；
将焊接垫板固定在所述焊接工装上；所述焊接垫板设置有与所述第一零部件及所述第二零部件的底面形状相适应的顶面；所述焊接垫板的顶面中心设置焊漏槽；
将辅助定位块固定在所述焊接垫板上；所述辅助定位块包括第一折板及第二折板；所述第一折板的底面紧贴所述焊接垫板的顶面，所述第一折板的端面与所述焊漏槽的中心线共面；所述第二折板的侧面紧贴所述焊接垫板的侧面；
将所述第一零部件固定在所述焊接垫板上；所述第一零部件的焊接面平行所述焊漏槽的中心线；
将所述辅助定位块拆除；
将所述第二零部件固定在所述焊接垫板上；所述第二零部件的焊接面平行所述焊漏槽的中心线；
将搅拌头装夹在搅拌焊接设备的夹头上；所述搅拌头伸入所述第一零部件与所述第二零部件之间的间隙；所述搅拌头的端面为弧形；
对所述第一零部件及所述第二零部件进行定位焊；
对所述第一零部件及所述第二零部件进行搅拌摩擦焊继而完成焊接获得焊接件。
作为优选，所述焊接工装的顶部设置有与所述焊接垫板底部的凸台相配合的凹槽；
所述凸台***所述凹槽，使所述焊接垫板固定在所述焊接工装上。
作为优选，所述焊漏槽为弧形槽；
所述焊漏槽的截面的弧形宽度比弧形直径长2～4mm；
所述弧形槽的两侧与所述焊接垫板的顶面设置倒角。
作为优选，通过压板压紧所述第一折板的顶部，使所述辅助定位块固定在所述焊接垫板上；
通过压板压紧所述第一零部件的顶部，使所述第一零部件固定在所述焊接垫板上；
通过压板压紧所述第二零部件的顶部，使所述第二零部件固定在所述焊接垫板上。
作为优选，所述第二零部件固定在所述焊接垫板后，通过塞尺检测所述第二零部件的焊接面与所述第一零部件的焊接面的间距，使所述第二零部件的焊接面与所述第一零部件的焊接面的间距不大于0.5mm。
作为优选，所述搅拌头的直径小于所述焊漏槽的宽度；
所述搅拌头的长度小于所述第一零部件及所述第二零部件的厚度。
作为优选，对所述第一零部件及所述第二零部件进行定位焊之前，清理所述第一零部件及所述第二零部件的焊接面；
清理完成后，通过酒精或丙酮擦拭所述第一零部件及所述第二零部件的焊接面。
作为优选，将搅拌头装夹在搅拌焊接设备的夹头后，所述搅拌头的轴线与所述焊漏槽的中心线所在的竖直面的夹角为2.5°～3°。
作为优选，所述第一零部件的底面为弧形面或平面；
所述第二零部件的底面为弧形面或平面。
作为优选，完成焊接后，对所述焊接件的背部进行打磨；
打磨完成后，对所述焊接件进行热处理；
热处理完成后，对所述焊接件的焊缝进行无损检测。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
由于采用了焊接垫板与辅助定位块对第一零部件进行定位和固定，然后对第二零部件进行定位和固定，保证了第一零部件及第二零部件定位准确，通过在焊接垫板的顶面中心设置焊漏槽并将搅拌头的端面设置成弧形面，使零件焊接后可以直接打磨焊接件背部的焊漏，无需母材背部加厚，提高了材料利用率。这样，有效解决了现有技术中采用母材背部加厚进行焊接，存在原材料利用率低，加工成本高的技术问题，实现了保证焊接质量、提高原材料利用率、节约焊接成本、提高加工效率的技术效果。
附图说明
图1为本发明实施例提供的搅拌摩擦焊接方法的流程图；
图2为本发明实施例一提供的搅拌焊接设备的夹头、焊接垫板与辅助定位块的装配图；
图3为本发明实施例二提供的搅拌焊接设备的夹头、焊接垫板与辅助定位块的装配图；
图4为图3中焊接垫板的结构示意图。
(图示中各标号代表的部件依次为：1搅拌焊接设备的夹头、2辅助定位块、3焊接垫板、4凸台、5焊漏槽)
具体实施方式
本申请实施例提供了一种搅拌摩擦焊接方法，解决了或部分解决了现有技术中采用母材背部加厚进行焊接，存在原材料利用率低，加工成本高的技术问题，通过焊接垫板与辅助定位块对第一零部件进行定位和固定，然后对第二零部件进行定位和固定，保证了第一零部件及第二零部件定位准确，通过在焊接垫板的顶面中心设置焊漏槽并将搅拌头的端面设置成弧形面，实现了保证焊接质量、提高原材料利用率、节约焊接成本、提高加工效率的技术效果。
本发明提供的一种搅拌摩擦焊接方法，用于第一零部件与第二零部件的对接焊；参见附图1，该搅拌摩擦焊接方法包括：
S1：将焊接工装固定在焊接工作台上。
S2：将焊接垫板3固定在焊接工装上；焊接工装的顶部设置有与焊接垫板3底部的凸台4相配合的凹槽；凸台4***凹槽，使焊接垫板3固定在焊接工装上。焊接垫板3设置有与第一零部件及第二零部件的底面形状相适应的顶面；焊接垫板3的顶面中心设置焊漏槽5；其中，第一零部件的底面为弧形面或平面；第二零部件的底面为弧形面或平面。焊接垫板3为刚性结构，焊接垫板3的凸台4与焊接工装的凹槽相匹配，起限位及固定作用；焊接垫板3的上表面为平面结构，用于焊接时对零件背部起到刚性支撑作用。焊漏槽5的设置能避免搅拌头与焊接垫板接触后引起焊缝处夹杂缺陷的产生。
S3：将辅助定位块2固定在焊接垫板3上，具体为：辅助定位块包括第一折板及第二折板；通过压板压紧第一折板的顶部，使辅助定位块2固定在焊接垫板3上；第一折板的底面紧贴焊接垫板3的顶面，第一折板的端面与焊漏槽5的中心线共面；第二折板的侧面紧贴焊接垫板3的侧面。
S4：将第一零部件固定在焊接垫板3上，具体为：通过压板压紧第一零部件的顶部，使第一零部件固定在焊接垫板3上；第一零部件的焊接面平行焊漏槽5的中心线。
S5：将辅助定位块2拆除。
S6：将第二零部件固定在焊接垫板3上，具体为：通过压板压紧第二零部件的顶部，使第二零部件固定在焊接垫板3上；第二零部件的焊接面平行焊漏槽5的中心线。
S7：将搅拌头装夹在搅拌焊接设备的夹头1上；将搅拌头装夹在搅拌焊接设备的夹头1后，搅拌头的轴线与焊漏槽5的中心线所在的竖直面的夹角为2.5°～3°。搅拌头伸入第一零部件与第二零部件之间的间隙；搅拌头的端面为弧形；搅拌头的直径小于焊漏槽5的宽度；搅拌头的长度小于第一零部件及第二零部件的厚度。其中，采用端面为弧形的搅拌头能防止搅拌头过长或下压量过大而扎穿待焊零部件。
S8：对第一零部件及第二零部件进行定位焊。
S9：对第一零部件及第二零部件进行搅拌摩擦焊继而完成焊接获得焊接件。
进一步的，焊漏槽5为弧形槽；焊漏槽5的截面的弧形宽度比弧形直径长2～4mm；弧形槽5的两侧与焊接垫板3的顶面设置倒角，以便于后续零部件正式焊接完成后焊接件拆卸方便，且避免尖角对焊缝背部挤压，造成应力集中，影响焊缝成形。
进一步的，第二零部件固定在焊接垫板3后，通过塞尺检测第二零部件的焊接面与第一零部件的焊接面的间距，使第二零部件的焊接面与第一零部件的焊接面的间距不大于0.5mm。
进一步的，对第一零部件及第二零部件进行定位焊之前，清理第一零部件及第二零部件的焊接面，去除待焊部位得氧化膜及油污；清理完成后，通过酒精或丙酮擦拭第一零部件及第二零部件的焊接面。
进一步的，完成焊接后，对焊接件的背部进行打磨；打磨完成后，对焊接件进行热处理；热处理完成后，对焊接件的焊缝进行无损检测。
下面通过具体实施例对本申请提供的搅拌摩擦焊接方法进行详细描述：
实施例一
参见附图2，第一零部件及第二零部件的底面为弧形面；该搅拌摩擦焊接方法包括：
S1：将焊接工装固定在焊接工作台上。
S2：将焊接垫板3固定在焊接工装上；焊接垫板3底部的凸台4***焊接工装的凹槽。焊接垫板3的顶面为与第一零部件及第二零部件的底面形状相适应的弧形面；焊接垫板3的顶面中心设置弧形的焊漏槽5。焊漏槽5的截面的弧形宽度比弧形直径长2.5mm。
S3：通过压板压紧第一折板的顶部，使辅助定位块2固定在焊接垫板3上；辅助定位块2的第一折板的底面紧贴焊接垫板3的顶面，第二折板的侧面紧贴焊接垫板3的侧面，第一折板的端面与焊漏槽5的中心线共面。
S4：通过压板压紧第一零部件的顶部，使第一零部件固定在焊接垫板3上；第一零部件正对第一折板的端面，且第一零部件的焊接面平行焊漏槽5的中心线。
S5：取下压板并将辅助定位块2拆除。
S6：通过压板压紧第二零部件的顶部，使第二零部件固定在焊接垫板3上；第二零部件的焊接面平行焊漏槽5的中心线，通过塞尺检测第二零部件的焊接面与第一零部件的焊接面的间距，使第二零部件的焊接面与第一零部件的焊接面的间距为0.4mm，局部最大间距为0.7mm。
S7：将搅拌头装夹在搅拌焊接设备的夹头1上，搅拌头的轴线与焊漏槽5的中心线所在的竖直面的夹角为2.6°。搅拌头伸入第一零部件与第二零部件之间的间隙；搅拌头的端面为半球形；搅拌头的直径比焊漏槽5的宽度小2mm；搅拌头的长度比第一零部件及第二零部件的厚度小0.2mm。
S8：对第一零部件及第二零部件进行定位焊。
S9：对第一零部件及第二零部件进行搅拌摩擦焊继而完成焊接获得焊接件。
S10：将焊接件拆卸下来，对焊接件的背部进行打磨；打磨完成后，对焊接件进行热处理；热处理完成后，对焊接件的焊缝进行X射线检测及超声检测。
最终获得焊接件的焊缝质量稳定可靠，焊缝经X射线和超声检测均未发现缺陷，截取焊接接头的金相组织，没有未焊透及夹杂缺陷。
实施例二
参见附图3和4，第一零部件及第二零部件的底面为平面；该搅拌摩擦焊接方法包括：
S1：将焊接工装固定在焊接工作台上。
S2：将焊接垫板3固定在焊接工装上；焊接垫板3底部的凸台***焊接工装的凹槽。焊接垫板3的顶面为与第一零部件及第二零部件的底面形状相适应的平面；焊接垫板3的顶面中心设置弧形的焊漏槽5。焊漏槽5的截面的弧形宽度比弧形直径长3mm。
S3：通过压板压紧第一折板的顶部，使辅助定位块2固定在焊接垫板3上；辅助定位块2的第一折板的底面紧贴焊接垫板3的顶面，第二折板的侧面紧贴焊接垫板3的侧面，第一折板的端面与焊漏槽5的中心线共面。
S4：通过压板压紧第一零部件的顶部，使第一零部件固定在焊接垫板3上；第一零部件正对第一折板的端面，且第一零部件的焊接面平行焊漏槽5的中心线。
S5：取下压板并将辅助定位块2拆除。
S6：通过压板压紧第二零部件的顶部，使第二零部件固定在焊接垫板3上；第二零部件的焊接面平行焊漏槽5的中心线，通过塞尺检测第二零部件的焊接面与第一零部件的焊接面的间距，使第二零部件的焊接面与第一零部件的焊接面的间距为0.35mm，局部最大间距为0.5mm。
S7：将搅拌头装夹在搅拌焊接设备的夹头1上，搅拌头的轴线与焊漏槽5的中心线所在的竖直面的夹角为2.8°。搅拌头伸入第一零部件与第二零部件之间的间隙；搅拌头的端面为半球形；搅拌头的直径比焊漏槽5的宽度小4mm；搅拌头的长度比第一零部件及第二零部件的厚度小0.1mm。
S8：对第一零部件及第二零部件进行定位焊。
S9：对第一零部件及第二零部件进行搅拌摩擦焊继而完成焊接获得焊接件。
S10：将焊接件拆卸下来，对焊接件的背部进行打磨；打磨完成后，对焊接件进行热处理；热处理完成后，对焊接件的焊缝进行X射线检测及超声检测。
最终获得焊接件的焊缝质量稳定可靠，焊缝经X射线和超声检测均未发现缺陷，截取焊接接头的金相组织，没有未焊透及夹杂缺陷。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
由于采用了焊接垫板3与辅助定位块2对第一零部件进行定位和固定，然后对第二零部件进行定位和固定，保证了第一零部件及第二零部件定位准确，通过在焊接垫板3的顶面中心设置焊漏槽5并将搅拌头的端面设置成弧形面，使零件焊接后可以直接打磨焊接件背部的焊漏，无需母材背部加厚，提高了材料利用率。这样，有效解决了现有技术中采用母材背部加厚进行焊接，存在原材料利用率低，加工成本高的技术问题，实现了保证焊接质量、提高原材料利用率、节约焊接成本、提高加工效率的技术效果。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种搅拌摩擦焊接方法，用于第一零部件与第二零部件的对接焊；其特征在于，包括：
将焊接工装固定在焊接工作台上；
将焊接垫板固定在所述焊接工装上；所述焊接垫板设置有与所述第一零部件及所述第二零部件的底面形状相适应的顶面；所述焊接垫板的顶面中心设置焊漏槽；
将辅助定位块固定在所述焊接垫板上；所述辅助定位块包括第一折板及第二折板；所述第一折板的底面紧贴所述焊接垫板的顶面，所述第一折板的端面与所述焊漏槽的中心线共面；所述第二折板的侧面紧贴所述焊接垫板的侧面；
将所述第一零部件固定在所述焊接垫板上；所述第一零部件的焊接面平行所述焊漏槽的中心线；
将所述辅助定位块拆除；
将所述第二零部件固定在所述焊接垫板上；所述第二零部件的焊接面平行所述焊漏槽的中心线；
将搅拌头装夹在搅拌焊接设备的夹头上；所述搅拌头伸入所述第一零部件与所述第二零部件之间的间隙；所述搅拌头的端面为弧形；
对所述第一零部件及所述第二零部件进行定位焊；
对所述第一零部件及所述第二零部件进行搅拌摩擦焊继而完成焊接获得焊接件。
2.如权利要求1所述的搅拌摩擦焊接方法，其特征在于，
所述焊接工装的顶部设置有与所述焊接垫板底部的凸台相配合的凹槽；
所述凸台***所述凹槽，使所述焊接垫板固定在所述焊接工装上。
3.如权利要求1所述的搅拌摩擦焊接方法，其特征在于，
所述焊漏槽为弧形槽；
所述焊漏槽的截面的弧形宽度比弧形直径长2～4mm；
所述弧形槽的两侧与所述焊接垫板的顶面设置倒角。
4.如权利要求1所述的搅拌摩擦焊接方法，其特征在于，
通过压板压紧所述第一折板的顶部，使所述辅助定位块固定在所述焊接垫板上；
通过压板压紧所述第一零部件的顶部，使所述第一零部件固定在所述焊接垫板上；
通过压板压紧所述第二零部件的顶部，使所述第二零部件固定在所述焊接垫板上。
5.如权利要求1所述的搅拌摩擦焊接方法，其特征在于，
所述第二零部件固定在所述焊接垫板后，通过塞尺检测所述第二零部件的焊接面与所述第一零部件的焊接面的间距，使所述第二零部件的焊接面与所述第一零部件的焊接面的间距不大于0.5mm。
6.如权利要求1所述的搅拌摩擦焊接方法，其特征在于，
所述搅拌头的直径小于所述焊漏槽的宽度；
所述搅拌头的长度小于所述第一零部件及所述第二零部件的厚度。
7.如权利要求1所述的搅拌摩擦焊接方法，其特征在于，
对所述第一零部件及所述第二零部件进行定位焊之前，清理所述第一零部件及所述第二零部件的焊接面；
清理完成后，通过酒精或丙酮擦拭所述第一零部件及所述第二零部件的焊接面。
8.如权利要求1所述的搅拌摩擦焊接方法，其特征在于，
将搅拌头装夹在搅拌焊接设备的夹头后，所述搅拌头的轴线与所述焊漏槽的中心线所在的竖直面的夹角为2.5°～3°。
9.如权利要求1所述的搅拌摩擦焊接方法，其特征在于，
所述第一零部件的底面为弧形面或平面；
所述第二零部件的底面为弧形面或平面。
10.如权利要求1所述的搅拌摩擦焊接方法，其特征在于，
完成焊接后，对所述焊接件的背部进行打磨；
打磨完成后，对所述焊接件进行热处理；
热处理完成后，对所述焊接件的焊缝进行无损检测。
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