[发明专利]胶焊复合连接方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料工程技术领域，尤其涉及一种胶接与压焊相复合的连接方法。

背景技术

胶接(Bonding)是利用在连接面上产生的机械结合力、物理吸附力和化学键合力而使两个胶接件连接起来的工艺方法，与焊接相比具有独特的优点，是对焊接的补充，在特定条件下，可以提供特殊的功能；但同时，胶接接头存在着强度较低、可靠性较差的问题。搅拌摩擦点焊(Friction stir spot welding，简称FSSW)是在搅拌摩擦焊的基础上新开发的一种新型固相连接技术。与传统电阻点焊相比，搅拌摩擦点焊焊接热入量低，工件变形较小，焊接质量稳定；节省能源、降低成本；工艺过程简单，只需简单的编程即可实现焊接过程；但另一方面，搅拌摩擦点焊接头的抗疲劳性能较低，不具备某些特殊性能，如密封性差等问题。而目前常使用的胶焊复合连接方法，如电阻胶接点焊方法，易于出现的主要工艺缺陷包括：熔合线伸入、喷溅和缩孔，会大大降低胶焊接头的力学性能，不能满足使用要求。

发明内容

鉴于现有技术所存在的不足，本发明旨在公开一种胶接技术与搅拌摩擦点焊技术复合而成的胶焊连接方法-搅拌摩擦胶接点焊(Bongding-FSSW)，以实现机械结合、冶金结合和化学结合的有效统一，保证良好的使用性能。

本发明的技术解决方案是这样实现的：

一种胶焊复合连接方法，包括以下工艺步骤：

(1)母材表面预处理：包括母材表面的打磨、清洁；

(2)布胶：母材连接表面分别涂布胶接剂，搭接后形成胶层；

(3)搅拌摩擦点焊：在布胶位置实施搅拌摩擦点焊，形成点焊焊核；

(4)胶层固化，形成胶接搅拌摩擦点焊接头，完成胶焊连接；

所述布胶后和搅拌摩擦点焊前的停留时间，称为间隔时间，所述间隔时间为15min。

进一步的，在步骤(2)中，所述胶接剂为密封胶或高强胶黏剂；对于密封胶，其胶层固化温度为5-25℃，固化时间为60180min；对于高强胶黏剂，其胶层固化温度为20-150℃，固化时间为30-150min。

所述步骤(3)分为3个阶段，包括：

a.压入过程：搅拌头不断旋转，通过施加顶锻压力插入连接工件中，在压力作用下工作与搅拌头之间产生摩擦热，软化周围材料，搅拌头进一步压入工件；

b.连接过程：搅拌头完全镶嵌在工件中，保持搅拌头压力并使轴肩接触工件表面，继续旋转一定时间；

c.连接过程：完成连接后搅拌头从工件退出，即完成有退出孔的搅拌摩擦点焊；

对于无退出孔的搅拌摩擦点焊，在搅拌头回撤的同时填充搅拌头在焊接过程中形成的退出孔；

其中搅拌头的转速为2300-2600r/min，轴肩下压量为0.2-0.3mm，焊接时间为6-12s。

与现有技术相比，本发明是对传统的胶接-电阻点焊工艺技术的继承和发展，它将搅拌摩擦点焊与胶接有机结合，整合了两种连接技术的各自优点，克服了单一连接技术的不足，通过本发明所述的复合工艺可制备出强度高、抗动载能力强、具有特殊性能如高密封性和可靠性高的焊接接头。

与目前使用电阻胶接点焊技术比较，本发明具有以下突出的优点：

1)成型质量高、缺陷少、变形小，焊接质量稳定。搅拌摩擦点焊过程中材料不会被熔化，连接过程产生的热输入保持在较低水平，焊缝区域几乎没有热变形，焊接接头结合强度好，疲劳寿命比电阻胶焊接头高，焊接质量稳定；

2)节省能源、降低成本。国外相关公司的研究表明，所消耗的能量可以降低99％，从电阻胶接点焊的每焊点40W·h降低到新工艺的每焊点0.4W·h(即采用新工艺焊点电能消耗仅为电阻焊的1％；

3)设备投资少，工艺过程简单；

4)无须特殊的结构改变，采用搅拌摩擦胶接点焊焊接时，原来的点焊结构可以继续采用，不需要更改结构；

5)连接工具寿命长。Mazda公司的生产使用表明，搅拌摩擦头在经历了10万次点连接后也没有损耗现象；

6)工作环境清洁。搅拌摩擦点焊工作环境没有灰尘和烟雾，不需要大电流，生产过程是清洁的，不会产生任何电磁和噪声污染，属于绿色无污染、符合节能减排要求的工艺技术。

本发明可广泛应用于解决同种、异种材料搭接接头点焊连接。

附图说明

图1是本发明的工艺流程示意图；其中，1.胶层

图2是实施例带退出孔的胶焊接头横截面；其中，1.胶层，2.退出孔