[发明专利]搅拌摩擦焊接工艺

说明书

本发明公开了一种搅拌摩擦焊接工艺，对两个待加工的工件进行加热，使得工件加热后表面温度为200℃～400℃。如此，极大改善了工件的塑性，使得工件在搅拌摩擦焊接过程中，具有良好的金属流动性，有利于工件发生固相扩散。接着，对工件进行搅拌摩擦焊接，并控制工件的焊接区域峰值温度为390℃～490℃，如此，使得两个工件的焊接区域的温度保持稳定，防止焊接接头区域的温度过高，造成工件的晶粒快速长大和过烧。并对焊缝进行快速冷却，焊缝的冷却速度为70℃/S～250℃/S。如此，采用高的冷却速度进行冷却焊接接头，这样可以抑制工件晶粒的长大和时效强化相的粗化，减少焊接后工件力学性能的损失，有利于提高焊缝的焊接系数。

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，特别是涉及一种搅拌摩擦焊接工艺。

背景技术

搅拌摩擦焊接是一种固相连接方法，利用高速旋转的搅拌头与工件摩擦产生的热量使被焊工件局部塑性化，当搅拌头沿着焊接界面向前移动时，被塑性化的材料在搅拌头的转动摩擦力作用下由搅拌头的前部流向后部，并在轴肩的挤压下形成致密的固相焊缝。

通常在搅拌摩擦焊接过程中，会对焊接前的工件进行预热；预热后再进行焊接加工；待工件完成焊接后，再对焊接后的工件进行冷却。然而，在实际搅拌摩擦焊接过程中，所得焊缝的力学性能较差，焊接系数较低，其中，力学性能包括抗拉强度、屈服强度及伸长率；焊接系数为焊接接头强度与母材强度之比，焊接系数包括抗拉强度的焊接系数、屈服强度的焊接系数及伸长率的焊接系数。实际所得焊缝的屈服强度的焊接系数和拉伸强度的焊接系统均只有0.65左右，伸长率的焊接系数只有0.4左右，这样远远无法满足实际生产需求。

发明内容

基于此，有必要提供一种搅拌摩擦焊接工艺，它能够有效提高焊缝的焊接系数。

其技术方案如下：

一种搅拌摩擦焊接工艺，包括如下步骤：对两个工件进行加热，使得所述工件加热后表面温度为200℃ ~ 400℃；对两个加热后的工件进行搅拌摩擦焊接，使得两个所述工件之间形成焊缝，其中，在搅拌摩擦焊接过程中，控制两个所述工件的焊接区域峰值温度为390℃ ~ 490℃；对所述焊缝进行冷却，控制所述焊缝的冷却速度为70℃/S ~ 250℃/S，将所述焊缝表面温度冷却至预设冷却温度。

上述的搅拌摩擦焊接工艺，对两个待加工的工件进行加热，使得工件加热后表面温度为200℃ ~ 400℃。如此，极大改善了工件的塑性，使得工件在搅拌摩擦焊接过程中，具有良好的流动性，从而使得两个工件在搅拌作用下混合更加均匀，进而有利于工件发生固相扩散。接着，对工件进行搅拌摩擦焊接，控制工件的焊接区域峰值温度为390℃ ~ 490℃，如此，使得两个工件的焊接区域的温度保持稳定，防止焊接接头区域的温度过高，造成工件的晶粒快速长大甚至过烧。并对焊缝进行快速冷却，焊缝的冷却速度为70℃/S ~ 250℃/S。如此，采用高的冷却速度进行冷却焊接接头，这样可以抑制工件晶粒的长大和时效强化相的粗化，减少焊接后工件力学性能的损失，有利于提高焊缝的焊接系数。同时，通过快速冷却，也有效解决焊缝冷却的过程中的淬火敏感性问题。因此，通过本搅拌摩擦焊接工艺，极大改善了焊缝的力学性能，从而有利于提高焊缝的焊接系数。

在其中一个实施例中，在对两个工件进行加热步骤中，使得所述工件加热后表面温度具体为250℃ ~ 350℃。

在其中一个实施例中，所述使得所述工件加热后表面温度为250℃ ~ 350℃的步骤包括：通过燃气加热装置对两个所述工件进行加热，加热时，控制燃气喷嘴离所述工件表面高度为第一预设高度，所述工件加热时间为预设时间，燃气的流速为1m³/h ~ 4m³/h。

在其中一个实施例中，所述对两个工件进行加热的步骤之后还包括：控制所述工件的升温速度为20℃/S ~ 50℃/S，使得所述工件加热后表面温度为200℃ ~ 400℃。

在其中一个实施例中，对所述焊缝进行冷却步骤中，控制所述焊缝的冷却速度具体为100℃/S ~ 200℃/S。