[发明专利]一种管板与管子大结合面摩擦封焊的方法

权利要求书

1.一种管板与管子大结合面摩擦封焊的方法，其特征在于：所述方法是通过以下步骤实现的：

步骤一、焊前清理：利用钢刷对管板(2)和管子(1)的待焊表面进行物理清理，去除试件表面的氧化物，并采用有机溶剂对管板(2)和管子(1)的待焊表面进行化学清洗；

步骤二、确定管板(2)与管子(1)的相对位置，管子(1)的待焊端部应高出管板(2)上端面的高度L₁为0～2mm；

步骤三、确定摩擦头(3)的各部位尺寸：摩擦头(3)前端部直径d₁、摩擦头(3)根部直径d₂，摩擦头(3)肩部直径d₃，肩部内凹角β为3°～6°，摩擦头圆台锥角α为1°～6°，摩擦头(3)前端部直径d₁相比管子(1)内径D₁小0.5mm～1mm，摩擦头(3)根部直径d₂相比管子(1)内径D₁大0.5mm～1mm，摩擦头(3)肩部直径d₃是摩擦头(3)根部直径d₂的2～3倍；

步骤四、摩擦焊接：焊接过程中，摩擦头(3)高速旋转并逐渐压入管子(1)的内径中，轴肩(3-1)的肩部完全与管板(2)端面接触后，保持高速旋转1～10秒，摩擦头(3)与管板(2)和管子(1)之间充分摩擦，摩擦头(3)与管板(2)摩擦产生金属塑性流动形成一体式结构，摩擦头(3)根部A处断开，完成管板结构的摩擦封焊过程并获得封焊接头。

2.根据权利要求1所述的一种管板与管子大结合面摩擦封焊的方法，其特征在于：所述步骤一中有机溶剂为酒精或丙酮。

3.根据权利要求1所述的一种管板与管子大结合面摩擦封焊的方法，其特征在于：所述步骤三中管板(2)为钢、管子(1)为铝合金时，摩擦头(3)材质选择与管子(1)相同材质和状态的铝合金。

4.根据权利要求1所述的一种管板与管子大结合面摩擦封焊的方法，其特征在于：所述步骤三中管板(2)为钢、管子(1)为铜合金时，摩擦头(3)材质选择与管子(1)相同材质和状态的铜合金。

5.根据权利要求1所述的一种管板与管子大结合面摩擦封焊的方法，其特征在于：所述步骤三中管板(2)和管子(1)均为钢时，摩擦头(3)材质选择与管子(1)相同材质和状态的钢。

6.根据权利要求1所述的一种管板与管子大结合面摩擦封焊的方法，其特征在于：所述步骤三中管板(2)和管子(1)均为铜合金时，摩擦头(3)材质选择与管子(1)相同材质和状态的铜合金。

7.根据权利要求1所述的一种管板与管子大结合面摩擦封焊的方法，其特征在于：所述步骤三中管板(2)和管子(1)均为铝合金时，摩擦头(3)材质选择与管子(1)相同材质和状态的铝合金。

8.根据权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的一种管板与管子大结合面摩擦封焊的方法，其特征在于：所述步骤三中肩部内凹角β为5°。

9.根据权利要求8所述的一种管板与管子大结合面摩擦封焊的方法，其特征在于：所述步骤三中摩擦头(3)为无螺纹圆台形结构，摩擦头圆台锥角α为3°。

10.根据权利要求9所述的一种管板与管子大结合面摩擦封焊的方法，其特征在于：所述步骤四中摩擦头(3)的旋转速度为800r/min～8000r/min、压入速度为1mm/s～20mm/s，摩擦头(3)肩部的压入深度t为0～0.1mm。