[发明专利]在搅拌摩擦焊工艺中减少搅拌头磨损的方法

说明书

技术领域

本发明涉及搅拌摩擦焊接方法，具体涉及焊接硬化状态铝合金时减少搅拌头磨损的方法。

背景技术

搅拌摩擦焊的基本原理为：在焊接过程中，利用高速旋转的搅拌头与被焊材料摩擦产生的热量使被焊材料局部塑化，当搅拌头沿着对接面移动时，塑化的材料在搅拌头的挤压下形成致密的固相焊缝。焊接过程可分为搅拌头扎入和平移焊接两个阶段。从发明至今，搅拌摩擦焊已成功焊接铝合金、镁合金等材料。但在焊接硬化状态的铝合金（2219-T87、2A14-T6）时，搅拌头扎入被焊材料阶段，由于被焊材料为“冷态”，被焊材料硬度大导致搅拌头出现较为明显的磨损。在稳态焊接阶段，被焊材料被充分加热而软化，两者之间磨损很小。搅拌头制作成本高昂，扎入阶段的磨损降低了搅拌头的使用寿命，降低搅拌摩擦焊接技术的经济效益。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明为了解决常规搅拌摩擦焊起始阶段搅拌头扎入被焊材料时属于“冷态”摩擦，由于被焊材料硬度大而导致的搅拌头明显磨损，降低搅拌头的使用寿命，降低搅拌摩擦焊接技术的经济效益。本发明提供了一种在搅拌摩擦焊工艺中减少搅拌头磨损的方法，解决上述问题的具体技术方案如下：

根据本发明提供的在搅拌摩擦焊工艺中减少搅拌头磨损的方法，包括如下步骤：

步骤一、根据被焊材料3的厚度，在两个被焊材料3的焊接起始处装配一个软质材料2，软质材料2的厚度与被焊材料3的厚度相同，宽度为被焊材料3的5～8倍，长度为被焊材料3的5～8倍；

步骤二、将搅拌头1对准软质材料2的中心，并开始以300rpm～1000rpm的旋转速度旋转、并以0.1mm/min～2.0mm/min的速度向软质材料2运动；

步骤三、搅拌头1的轴肩11与软质材料2接触后，搅拌头1在软质材料2中旋转摩擦，搅拌头1与软质材料2摩擦产热，热量传导至被焊材料3，使被焊材料3充分软化；

步骤四、搅拌头1沿对接面31以300rpm～1000rpm的旋转速度旋转、并以500mm/min～300mm/min的速度向焊接终止处运动，完成焊接。

优选地，软质材料2为与被焊材料3同牌号的退火后软化的比被焊材料3硬度低的铝合金。

优选地，软质材料2与被焊材料3焊接或者是机械压紧方式紧密贴合。

优选地，软质材料2的宽度为被焊材料3的5～6倍，长度为被焊材料3的5～6倍。

优选地，步骤三中搅拌头1在软质材料2中旋转摩擦20秒～40秒。

优选地，被焊材料3为硬化状态的铝合金。

优选地，搅拌头1在软质材料2和被焊材料3中的旋转速度不同。

优选地，在步骤一中，针对6mm厚的2219～T87铝合金材料的搅拌摩擦焊，使用2219-O铝合金或者1060铝合金作为软质材料，软质材料尺寸为6mm（厚度）×40mm（宽度）×40mm（长度）；步骤二中搅拌头以800rpm旋转速度、1.0mm/min速度扎入软质材料；步骤三中搅拌头旋转摩擦30秒；步骤四中旋转速度为800rpm，速度为100mm/min。

优选地，在步骤一中，针对5mm厚的2A14-T6铝合金材料的搅拌摩擦焊，使用2A14-O铝合金或者5A06-O铝合金作为软质材料，软质材料尺寸为5mm（厚度）×35mm（宽度）×40mm（长度）；步骤二中搅拌头以600rpm旋转速度、1.0mm/min速度扎入软质材料；步骤三中搅拌头旋转摩擦30秒；步骤四中旋转速度为800rpm，速度为150mm/min。

优选地，软质材料2为与被焊材料3同牌号的退火后软化的铝合金或纯铝。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明在两个被焊材料的焊接起始处装配一个软质材料，使搅拌头扎入时与软质材料摩擦，由于软质材料硬度小，搅拌头磨损小；搅拌头与软质材料摩擦产热并传导至被焊材料使之被充分软化，搅拌头平移焊接时，搅拌头磨损量与常规搅拌摩擦焊相当，即降低了整个焊接过程中的搅拌头磨损量。而且本发明工艺简便，易于实现提高搅拌头的寿命，提高了搅拌摩擦焊技术的经济效益。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明所提供方法实施的示意图。

图中：

1是搅拌头；

11是搅拌头轴肩；

2是软质材料；

3是被焊材料；

31是对接面。

具体实施方式