[发明专利]镁合金-钢无匙孔搅拌摩擦点焊焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及压力焊中的搅拌摩擦焊，国际专利分类为B23K20/12。

背景技术

搅拌摩擦焊技术拥有诸多独特的优点，对于轻合金材料(如铝、铜、镁、锌等)的连接在焊接方法、力学性能和生产效率上具有其他焊接方法不可比拟的优越性。搅拌摩擦焊是一种固相连接方法，焊缝接头具有优良的力学性能和小的焊接变形，焊接过程中不需要添加保护气和焊丝，没有熔化、烟尘、飞溅及弧光，是一种环保型的新型连接技术。由于镁合金具有轻量化、高强度、耐压性、散热佳、易于铸造及射出成形等特性，因此正在逐渐取代塑胶材料、铝合金、钢材，应用越来越广泛。随着镁合金在汽车上应用的增多，镁合金和钢及其它金属的有效连接是镁及其合金在汽车上推广应用的关键，因此镁和钢的连接问题已经受到了世界范围内广大学者的关注。

目前钢/铝连接研究较多并且趋于成熟，国内外对钢/镁连接研究还很少。由于Fe在Mg中的最大固溶度为0.00043％，Mg在Fe中的固溶度几乎为零，而且Mg和Fe的熔点分别为922K和1812K。正是由于镁、铁性能差别较大，而且镁、铁只能有限固溶，因此熔焊解决钢/镁连接困难较大。有必要研究一种新的连接方法解决这个难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种镁合金-钢无匙孔搅拌摩擦点焊焊接方法。

本发明是镁合金-钢无匙孔搅拌摩擦点焊焊接方法，其步骤为：

(1)使用无搅拌针的摩擦头，以钢板在上、镁合金板在下方式搭接；

(2)驱动摩擦头在钢板上旋转摩擦，时间持续1-15秒，产生热量使钢板软化；

(3)接着摩擦头下压并挤压钢板，当摩擦头下表面下压到钢板上表面0.1-0.4mm时，在该深度上停留1-15秒，摩擦头的顶锻力以及摩擦头旋转与钢板摩擦产生摩擦热、塑性流动有效地清除材料表面的氧化物，使钢-镁界面清洁；

(4)利用摩擦头的顶锻、旋转摩擦使镁、钢接触表面产生塑性变形，使接头处钢板形成搅拌区域，镁合金无明显的搅拌区域，然后摩擦头上升，焊接完成，得到无匙孔的点焊接头。

本发明的有益之处在于：接头质量高、缺陷少、变形小，获得了力学性较高及外型美观的无匙孔点焊接头。

附图说明

图1本焊接方法第二步的示意图，图2是第三步的示意图，图3是第四步的示意图，图中4为摩擦头1的旋转方向。

具体实施方式

如图1、图2、图3所示，本发明是镁合金-钢无匙孔搅拌摩擦点焊焊接方法，其步骤为：

(1)使用无搅拌针的摩擦头1，以钢板2在上、镁合金板3在下方式搭接；

(2)驱动摩擦头在钢板上旋转摩擦，时间持续1-15秒，产生热量使钢板软化；

(3)接着摩擦头下压并挤压钢板，当摩擦头下表面下压到钢板上表面0.1-0.4mm时，在该深度上停留1-15秒，摩擦头的顶锻力以及摩擦头旋转与钢板摩擦产生摩擦热、塑性流动有效地清除材料表面的氧化物，使钢-镁界面清洁；

(4)利用摩擦头的顶锻、旋转摩擦使镁、钢接触表面产生塑性变形，使接头处钢板形成搅拌区域，镁合金无明显的搅拌区域，然后摩擦头上升，焊接完成，得到无匙孔的点焊接头。

例如，选用摩擦头直径15mm，焊接1mm厚的钢板与1mm厚的镁合金板。首先摩擦头下表面与钢板上表面摩擦2秒，然后摩擦头下表面下压到钢板上表面0.2mm，并且停留5秒，最后摩擦头回升，焊接完成。