[发明专利]一种对厚板铜铝异种金属背面进行移动式加热的搅拌摩擦焊工艺方法

说明书

一种对厚板铜铝异种金属背面进行移动式加热的搅拌摩擦焊工艺方法，步骤为：将待焊工件水平固定于陶瓷面板之上，保持铜板需加热区域中心线与钢垫板中心线重合；启动电磁炉，通过电磁炉的交变磁场对钢垫板进行加热，由钢垫板将热量传递至焊件背面；启动搅拌摩擦焊设备，确保搅拌头的转速和进入工件速度满足预定工艺要求；按照设定的焊接速度移动搅拌头，同时将电磁炉沿轨道做同步移动，直至完成全部焊接工作。本发明减少母材在厚度方向上的温度梯差，改善焊缝组织的不均匀性，降低焊接应力，提高了厚板工件的搅拌摩擦焊接质量。

技术领域

本发明涉及一种搅拌摩擦焊接技术，尤其是涉及一种对厚板铜铝异种金属背面进行移动式加热的搅拌摩擦焊接工艺方法。

背景技术

搅拌摩擦焊技术已经相当成熟地应用于低熔点金属材料的焊接，但对于厚板铜铝异种金属材料的焊接，由于其吸热截面大、竖向传热途径长，常会导致焊缝区域的母材温升不足和温度梯差，造成焊缝熔合不良缺陷，所有这些因素严重限制了厚板铜铝异种金属材料搅拌摩擦焊接技术的应用范围。目前所检索出的类似文献《一种结合了背面加热与正面激冷的搅拌摩擦焊接工艺方法》及《一种改善大厚度铝合金搅拌摩擦焊焊缝厚度方向温度梯度的方法》，前者所用背面加热装置为长条块状加热板结构，加热区域整体化、加热温度不易调整，致使加热装置针对性不强、热效率不高；后者所采用的移动式高频感应线圈加热装置对铝合金厚板背面直接加热方法，无法解决焊缝背面工艺支撑难题，因此急需一种具有精准加热特性的新型背面加热辅助搅拌摩擦焊接工艺。

发明内容

本发明的目的是为解决上述存在的不足，提供一种对厚板铜铝异种金属背面进行移动式加热的搅拌摩擦焊工艺方法，其特征在于包括如下步骤：

1)、将垫板和绝热垫放入陶瓷面板的凹槽内，再将待焊工件水平固定于陶瓷面板之上，保持需加热区域中心线与垫板中心线重合，以及焊件上表面平整；

2)、启动电磁炉，通过电磁炉的交变磁场对钢垫板进行加热，由钢垫板将热量传递至焊件背面，控制待焊工件表面温度约等于250℃；

3)、启动搅拌摩擦焊设备，确保搅拌头的转速和进入工件速度满足预定工艺要求；

4)、当搅拌头下压至设定深度时，再继续原位旋转一段时间，使待焊母材的焊缝区域预热充分并达到焊接所需的塑性状态；

5)、按照设定的焊接速度移动搅拌头，同时将电磁炉沿轨道做同步移动，直至完成全部焊接工作。

所述电磁炉包括电磁加热炉、以及自动行走装置，电磁炉本体可以在其滚轮的拖动下沿轨道行走移位。

所述支撑架(组件)为16mm铝合金板组焊的格栅形结构件(根据工件尺寸确定其具体长度)，不仅避免电磁感应加热支撑架，而且有利于通风散热；该组件主要包括底板、立板、连接板，其中立板等距焊接固定于底板上，并于立板间上部位置焊接固定水平连接板；另外在立板内缺口位置，与陶瓷面板接触面需要整体精加工处理，确保陶瓷面板与各立板紧密接触；在支架底板上安装2根滚轮导轨。

所述陶瓷面板(组件)包括陶瓷面板、钢垫板、绝热垫，其中陶瓷面板(总厚度20mm)为高强度A级陶瓷材料，呈上面带凹槽(深3.5mm)的长条板形状，在其凹槽内嵌装入二种材料，下层为1.6mm厚的柔性绝热垫，上层为2mm厚的钢垫板，由于该二层材料的厚度之和(3.6mm)大于凹槽深度(3.5mm)，需要焊接工件适当下压(0.1mm)，借助柔性绝热垫的弹性变形实现钢垫板上表面与陶瓷面板上表面平齐，从而使得工件下表面与钢垫板上表面接触紧密。

本发明的有益效果：

本发明通过电磁炉对较高熔点的厚板工件进行背面加热，减少母材在厚度方向上的温度梯差，改善焊缝组织的不均匀性，降低焊接应力，提高了厚板工件的搅拌摩擦焊接质量。

将电能迅速高效转化为热能，针对焊接区域定向加热，加热装置与焊接搅拌头同步移动，热利用效率高，可以实现智能化控制加热装置，节能环保、使用方便。