[发明专利]高铁车连接板搅拌摩擦焊组焊工艺方法

说明书

技术领域

本发明属于基于搅拌摩擦焊工艺的轨道车辆铝合金连接板双面焊接工艺方法领域，具体涉及一种高铁车连接板搅拌摩擦焊组焊工艺方法。

背景技术

如图1和图2所示，搅拌摩擦焊接技术属于两种被焊材料通过搅拌头6带动其搅拌针6-1的旋转搅拌，在固相状态下进行连接的焊接技术，是一种高效、无需填充材料、无光辐射、绿色、无污染的新型焊接技术。尽管从发明该技术到现在仅有不到30年的时间，但已广泛应用于航空航天、汽车、轨道车辆、核工业等多个领域，且有越来越推广应用的趋势。

搅拌摩擦焊组对焊接夹具1的组对精度要求高，其在实施前，需要将焊件母材5的焊缝5-1边缘精确拼接和定位；如图3至图5所示，搅拌摩擦焊的焊接夹具通常均包括框架1、多个沿焊缝X方向延伸的纵向侧顶紧器3、多个沿竖直Z方向布置的垂向顶紧器2和多个垂直于XZ平面的横向侧顶紧器4，其中，垂向顶紧器2还可分为垂向下压顶紧器2-1和垂向支撑顶紧器2-2，所有顶紧器通常均采用螺杆和螺母所共同构成的丝杠机构原理。在施焊前，需要利用焊接夹具上的各类顶紧器将待焊接的铝合金连接板母材从前、后、左、右、上、下共计六个方向均分别进行顶紧和定位，尤其是横向侧顶紧器4要加紧牢固，以保证焊缝对接间隙的宽度值在焊接实施过程保持稳定，避免其因搅拌头的垂向及横向挤压而产生焊缝间隙扩大的趋势。

然而，搅拌摩擦焊尽管有许多其他焊接方法无法比拟的优点，但其也存在着一定的特有工艺特点和特有焊接缺陷，例如，搅拌摩擦焊对焊接夹具的组对精度要求高、母材料件装配要求严格、对操作者要求较高，在其施焊作业过程中，焊接参数选择不合理、料件装配不合理或搅拌针运行过程中导致料件变形等因素有可能导致焊缝出现焊缝孔洞、隧道孔等焊接缺陷，且此类焊接缺陷不易修复。尤其是厚板铝合金材料的搅拌摩擦焊接作业时，更易出现以上焊接缺陷问题，不仅影响搅拌摩擦焊接焊缝质量，也在一定程度上限制了以高铁车连接板为代表产品的厚板铝合金材料的搅拌摩擦焊接技术的发展。

发明内容

为了解决现有对高铁车铝合金连接板焊缝实施基于搅拌摩擦焊工艺的双面焊接作业时，经常容易出现焊缝孔洞、隧道孔等焊接缺陷，而为了尽量减少焊接缺陷的发生，导致现有的搅拌摩擦焊对其组对夹具工装品质要求高，采购和维护成本高，安装调试精度要求高，费时费力，效率低下，且其对焊件的母材选型要求严、对焊接参数的设置以及焊接操作者的经验和技巧要求高，进而致使应用搅拌摩擦焊制造高铁车铝合金连接板的现有工艺生产成本高昂、条件苛刻，难以普及和推广，生产效率因此受限的技术问题，本发明提供一种高铁车连接板搅拌摩擦焊组焊工艺方法。

本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：

高铁车连接板搅拌摩擦焊组焊工艺方法，其包括如下步骤：

步骤一：用搅拌摩擦焊组对焊接夹具及其多个纵向侧顶紧器、多个横向侧顶紧器和多个垂向顶紧器对两块高铁车连接板焊件母材的前、后、左、右、上、下共计六个方向均分别进行拼接和定位，并使两块高铁车连接板焊件母材拼接所形成的焊缝边缘精确拼接，其间隙的宽度值小于0.3mm；

步骤二：通过搅拌摩擦焊工艺对步骤一所述焊缝的上端面实施的多次点固焊，所述点固焊焊点的间距值为给定宽度D；

步骤三：对步骤二所述焊缝的上端面实施搅拌摩擦焊工艺的正式焊接，施焊过程从焊缝端头开始并沿X轴焊缝的延伸方向进行；进行过程中需要用宽度检测手段实时检查搅拌针附近的焊缝间隙的宽度尺寸是否超过给定标准的0.3mm的110％，若宽度尺寸超标，则需停机调整焊缝宽度或报废返工，当前的焊接作业终止；若宽度尺寸始终符合要求，则继续焊接直至整条焊缝的上端面全部完成，然后，按照给定的轴向速率缓慢垂直抬起搅拌头及其搅拌针；

步骤四：将步骤三所完成的两块高铁车连接板焊件母材均翻转至反面，使搅拌针垂直布置于步骤三所述原本位于上端面的焊缝及其焊缝端头的正上方，并按照步骤一所述的方法用搅拌摩擦焊组对焊接夹具重新装夹固定；

步骤五：按照步骤三所述的方法，对步骤四所述的当前位于上端面的两块高铁车连接板背面焊缝直接实施搅拌摩擦焊工艺的正式焊接，直至整条背面焊缝的上端面全部完成搅拌摩擦焊的焊接。在进行焊缝反面焊接时不再需要对焊缝进行预先点固焊，直接实施正式焊接即可。

步骤二所述多次点固焊，其相邻两个点固焊焊点的间距值D为400mm。