[发明专利]一种消除搅拌摩擦焊根部未焊透及弱连接的方法

说明书

本发明涉及搅拌摩擦焊焊缝缺陷检测领域，尤其是一种消除搅拌摩擦焊根部未焊透及弱连接的方法，包括：对焊接接头的预清洗、去除氧化膜和终清洗以及对焊缝的焊接和对焊缝根部的修饰焊接，在对焊缝根部进行修饰焊接时不依赖于搅拌针的焊接深度，仅靠搅拌头轴肩的摩擦热即可完成焊缝根部小尺寸未焊透及弱连接的消除，背部修饰焊在消除根部未焊透及弱连接的同时，可部分抵消第一道焊缝产生的纵向收缩弯曲变形，有效的减小了焊接变形。

技术领域

本发明涉及搅拌摩擦焊焊缝缺陷检测领域，更具体地说，本发明涉及一种消除搅拌摩擦焊根部未焊透及弱连接的方法。

背景技术

搅拌摩擦焊技术(FSW)是1991年由英国焊接研究所(TWI)发明的一种新型固相连接技术，具有焊接温度低、焊接质量高、焊接变形小、焊缝成型美观等优点，广泛应用于航空航天、船舶、轨道交通、汽车等工业领域。搅拌摩擦焊由于工艺特点，焊缝背面需要刚性支撑，在焊接对接接头时搅拌针长度一般小于母材厚度约0.1-0.3mm，如搅拌针过长会导致焊缝背部垫板受损及背部成型差等现象，因此在实际生产中会产生较小尺寸的根部未焊透、弱连接等问题，根部未焊透及弱连接在产品使用过程中易应力集中，可能成为裂纹源，极大的降低了产品的使用性能。

随着搅拌摩擦焊技术的日益成熟，双轴肩搅拌摩擦焊技术在一定范围内解决了上述问题，双轴肩搅拌摩擦焊可双面成型，但由于设备要求高、焊接效率低、产品接头结构单一等因素在工程上没有得到广泛应用。而采用补焊和打磨去除的方法均存在劳动强度大、外观不美观、焊缝质量差的缺点。因此，搅拌摩擦焊根部弱连接及未焊透问题一直没有得到有效的解决。

发明内容

有鉴于此，本发明为了解决现有的搅拌摩擦焊技术存在搅拌摩擦焊根部弱连接及未焊透的问题，提供一种消除搅拌摩擦焊根部未焊透及弱连接的方法。

为达到上述目的，本发明提供一种消除搅拌摩擦焊根部未焊透及弱连接的方法，该方法包括如下步骤：

A、预清洗：将待焊工件焊接接头的坡口面以及附近25mm的范围内采用无纺布蘸取丙酮或乙醇清洗待焊接工件表面油污；

B、去除氧化膜：将待焊工件焊接接头的坡口面以及附近25mm的范围内采用钢丝碗刷去除待焊接工件表面的氧化膜；

C、终清洗：将待焊工件焊接接头的坡口面以及附近25mm的范围内采用无纺布蘸取丙酮或乙醇再次清洗待焊接工件表面的残余废屑；

D、装配组对：利用夹紧工装将待焊工件两侧压紧并施加侧顶力，保证待焊工件焊缝间隙≤0.5mm，焊缝两侧待焊工件的错边量≤0.2mm；

E、选取搅拌头：搅拌头针长小于待焊工件接头厚度0.2～0.3mm；

F、焊接：选取适当焊接工艺参数进行焊接，以确保工件表面成型良好，工件焊缝内部无孔洞隧道(S线允许存在)；

G、翻转及装夹：将焊接完成的工件翻转，使焊缝根部向上，并重复步骤D；

H、选取修饰搅拌头：修饰搅拌头针长≤1mm或采用无针搅拌头；

I、完成修饰焊接：选取适当焊接工艺参数对焊缝根部进行修饰焊接。

进一步，待焊工件为铝合金材质的待焊工件。

进一步，步骤B中待焊工件表面氧化膜为Al₂O₃氧化膜，氧化膜的厚度范围为25～40μm。

进一步，步骤E中搅拌头为螺纹搅拌头，螺纹搅拌头的轴肩直径为18～22mm，搅拌头针长为5.5～6.0mm，搅拌头旋转扎入焊缝的旋转速度为1500～1700r/min，搅拌头扎入后距离工件下面的距离为0.2～0.3mm。