[发明专利]一种消除铝合金挤压板搅拌摩擦焊接接头底部缺陷的方法

说明书

本发明涉及一种消除铝合金挤压板搅拌摩擦焊接接头底部缺陷的方法，具体步骤如下：S1：将待焊的两块铝合金挤压板表面打磨清洗干净；S2：将两块铝合金挤压板对接固定于刚性支撑底板上；S3：进行搅拌摩擦焊接；其中，刚性支撑底板中间预留长槽型区域，待焊的两块铝合金挤压板对接接口位于长槽型区域中心位置。本发明中由于搅拌针长度贯穿了整个铝合金挤压板，避免了焊缝底部未焊合缺陷的出现，从而避免了由于微小缺陷难以被一般检测方法所检测而存在的较大安全隐患。夹持装置贴近轴肩，束缚流动金属，防止飞边产生。而且搅拌头并未沿垂直方向倾斜，采用垂直焊接，降低了挤压板被减薄程度。经过本方法可以得到组织均匀、性能优异的焊接接头。

技术领域

本发明涉及消除铝合金挤压板搅拌摩擦焊接接头底部缺陷的方法，属于搅拌摩擦焊接技术领域。

背景技术

搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding，FSW)是由英国焊接研究所(The WeldingInstitute，TWI)于1991年提出的一种固态连接方法。与熔化焊接相比，有诸多优点，如焊缝组织晶粒细化、力学性能优异、焊后残余应力和变形小、操作简单、无尘烟、节能。由于搅拌摩擦焊接温度一般低于材料熔点，所以可以有效降低甚至避免熔化焊接后出现的接头性能降低现象。在搅拌摩擦焊接过程中，搅拌头与材料摩擦产生大量热量，形成温度场，同时搅拌头的高速旋转使材料发生剧烈塑性变形，在搅拌区发生连续动态再结晶、合金元素扩散、以及塑性流动，使得焊缝材料在较短时间内实现微观组织的细化、致密化、均匀化。但是在实际工艺参数的操作下，在接头焊缝中往往会出现一些缺陷，其中最为典型的是底部缺陷，包括隧道型孔洞缺陷以及经腐蚀剂腐蚀之后在光学显微镜下可观察到的黑色线条。隧道型孔洞缺陷是由于焊接过程中材料的流动填充不足所造成，此时在焊缝表面也伴随着大量的飞边。黑色线条被认为是由于部分材料未实现连接仍保留原始的母材结构。接头缺陷的存在必然降低其性能，限制了铝合金搅拌摩擦焊接在实际工程上的应用，而且如果没有可靠的检测设施，甚至会造成严重经济损失。

为了避免接头底部孔洞缺陷，可以采用将搅拌头沿垂直方向倾斜1-5°夹角，其目的是防止塑化材料被挤出，而造成材料填充不足形成隧道型孔洞缺陷。该方法虽然一定程度上降低了隧道型孔洞缺陷出现的几率，但是，一般进行搅拌摩擦焊接时，轴肩都会有一定的压入量，再加上搅拌头的倾角，就无疑地造成了更多的焊缝减薄，限制了搅拌摩擦焊接的应用。

发明内容

本发明公开一种消除铝合金搅拌摩擦焊接接头底部缺陷的方法，其目的是在搅拌摩擦焊接过程中，使用夹持装置固定挤压板，夹持装置预留正好可以通过一个轴肩的距离，选择长度大于被焊挤压板材厚度的搅拌针，并在刚性底板上预留可容纳搅拌针的区域，使得搅拌针贯穿整个被焊挤压板材，从而避免焊缝底部未焊合缺陷的出现。其中夹持装置预留距离的中心、对接接口、刚性支撑底板预留区域中心位于同一竖直线上。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种消除铝合金挤压板搅拌摩擦焊接接头底部缺陷的方法，具体步骤如下：

S1：将待焊的两块铝合金挤压板表面打磨清洗干净；

S2：将两块铝合金挤压板对接固定于刚性支撑底板上；

S3：进行搅拌摩擦焊接；

其中，刚性支撑底板中间预留长槽型区域，待焊的两块铝合金挤压板对接接口位于长槽型区域中心位置。

优选地，所述的长槽型区域的宽度为4.5-5mm，深度为0.5-1mm。

优选地，步骤S3中搅拌摩擦焊接采用型号为SXT-10龙门移动式搅拌摩擦焊机装配搅拌头。

优选地，步骤S3中搅拌摩擦焊接过程采用流动水喷头作为冷却装置，随搅拌头一起运动，对轴肩行进过后的焊缝形成区冷却。