[发明专利]一种预堆焊辅助静轴肩搅拌摩擦焊焊接T形接头的方法

说明书

一种预堆焊辅助静轴肩搅拌摩擦焊焊接T形接头的方法，属于焊接技术领域。本发明解决了静轴肩搅拌摩擦焊的焊缝厚度小于母材厚度的问题，以及堆焊的未焊透或焊接应力与变形过大的问题。具体步骤为：使用夹具对待焊工件进行装夹；启动堆焊机，对底板与筋板的角焊缝待焊表面进行预堆焊；根据所需时间间隔，启动静轴肩搅拌摩擦焊接装置，对齐堆焊区域并于预计焊接路线的起始位置扎入搅拌针；扎入完成后，静轴肩与待焊工件贴合，工作台沿既定轨迹运行，实现连续焊接；既定轨迹运行完毕后，搅拌针于焊接结束位置脱离角焊缝；另一侧角焊缝焊接，焊接结束。本发明用于T形构件焊接。焊后接头成型美观、热输入小、稀释率低、微观组织及力学性能优良的焊缝。

技术领域

本发明涉及一种焊接T形接头的方法，具体涉及一种预堆焊辅助静轴肩搅拌摩擦焊焊接T形接头的方法，属于焊接技术领域。

背景技术

搅拌摩擦焊(FSW)在铝合金等有色金属领域取得了巨大成功，使人们开始设计各类方法来满足不同形式接头的需求。但目前大部分搅拌摩擦焊技术只能应用于简单对接接头形式，很难应用于工业化生产T形接头、角焊缝及箱形的结构制造。如果把FSW技术拓展到T形接头中就有可能解决挤压成型成本高及熔焊和铆接接头中存在的缺陷和压力集中问题。

英国焊接研究所在传统FSW基础上将轴肩与搅拌针分离，开发出静轴肩搅拌摩擦焊(Stationary Shoulder Friction Stir Welding,SSFSW)技术，其特点是能有效实现低热传导材料如钛合金等的焊接，而且在铝合金角焊缝及T形焊接接头的制造中具有明显的优势。但是，在焊接时由于飞边、搅拌头与静止轴肩之间间隙漏铝等因素，使得角焊缝处的接头厚度相比母材厚度有一定程度的减少，从而造成接头性能下降。除此之外，由于方法限制，难以进行金属填充等，无法在冶金方面做出改进。

堆焊作为材料表面改性的一种经济而快速的工艺方法，越来越广泛地应用于各个工业部门零件的制造修复中。为了最有效地发挥堆焊层的作用，希望采用的堆焊方法有较小的母材稀释、较高的熔敷速度和优良的堆焊层性能，即优质、高效、低稀释率的堆焊技术。在堆焊进行角焊缝的焊接时，由于填充金属从而能够在角焊缝处形成良好的过渡圆弧，并向焊缝中填入有利于焊缝质量提高的合金元素。但是仅依靠堆焊来对角焊缝进行焊接的话，热输入过小，会产生未焊透的缺陷；热输入过大，会产生很大的焊接应力和变形的缺陷。

因此，如何从根本上解决静轴肩搅拌摩擦焊的焊缝厚度小于母材厚度的问题，及堆焊的未焊透或焊接应力与变形过大的问题，成为了本领域亟待突破的技术瓶颈。

发明内容

在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

鉴于此，本发明为了解决静轴肩搅拌摩擦焊的焊缝厚度小于母材厚度的问题，以及堆焊的未焊透或焊接应力与变形过大的问题，进而设计了一种预堆焊辅助静轴肩搅拌摩擦焊焊接T形接头的方法。本发明将堆焊与静轴肩搅拌摩擦焊相结合，通过小热输入预堆焊向焊缝处添加相应的合金元素，此时焊缝处处于未焊透状态。再通过静轴肩搅拌摩擦焊对焊缝进行进一步焊接，从而得到焊后接头成型美观、热输入小、稀释率低、微观组织及力学性能优良的焊缝，既解决了静轴肩搅拌摩擦焊的焊缝厚度小于母材厚度的问题，又解决了堆焊的未焊透或焊接应力与变形过大的问题，取得了1+1>2的效果。

本发明所采取的方案为：一种预堆焊辅助静轴肩搅拌摩擦焊焊接T形接头的方法，具体步骤为：

步骤一，使用夹具对待焊工件进行装夹；

步骤二，启动堆焊机，对底板与筋板的角焊缝待焊表面进行预堆焊；

步骤三，根据所需时间间隔，启动静轴肩搅拌摩擦焊接装置，对齐堆焊区域并于预计焊接路线的起始位置扎入搅拌针；