[发明专利]一种消除镁锂合金搅拌摩擦焊焊缝表面起皮缺陷的方法

权利要求书

1.一种消除镁锂合金搅拌摩擦焊焊缝表面起皮缺陷的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：搅拌摩擦焊接前准备

确定待焊接的镁锂合金工件和搅拌头的几何参数，将待焊接的镁锂合金工件和搅拌头固定在搅拌摩擦焊机的相应位置，将搅拌头移动至待焊接的镁锂合金工件上方，确定施焊位置，完成搅拌头的定位；

步骤二：增加热力平衡的搅拌摩擦焊接

(1)将搅拌头以转速ω₁、轴肩下压量h压入待焊接的镁锂合金工件，进行FSW第一阶段；

(2)保持搅拌头转速ω₁下，保压5~20s，进行FSW第二阶段；

(3)将搅拌头转速调整到焊接转速ω₂并维持时间T，进行热力平衡阶段；其中，热力平衡的维持时间T的计算公式为：

T=T_Min+T_L；

其中，T为热力平衡的维持时间，单位为s；T_Min为FSW起始阶段焊缝表层金属能够稳定脱离轴肩边缘的最短时间，单位为s；T_L为热力平衡的补偿时间，T_L≥ 2s；

FSW起始阶段焊缝表层金属能够稳定脱离轴肩边缘的最短时间T_Min的确定方法为：

步骤1：参考件搅拌摩擦焊接前准备

选取一个镁锂合金工件作为镁锂合金参考件，根据被焊接的镁锂合金工件和搅拌头的几何参数，将镁锂合金参考件和搅拌头固定在搅拌摩擦焊机的相应位置，将搅拌头移动至待焊接的镁锂合金参考件上方，确定施焊位置，完成搅拌头的定位；

步骤2：搅拌摩擦焊接

(1)将搅拌头以转速ω₁、轴肩下压量h压入待焊接的镁锂合金参考件，进行FSW第一阶段；

(2)保持搅拌头转速ω₁，保压5~20s，进行FSW第二阶段；

(3)将搅拌头调整到焊接转速ω₂、搅拌头行进速度ν正式施焊，搅拌头沿焊接的镁锂合金参考件的中心行进，直至镁锂合金参考件焊接完成；其中，焊接转速ω₂≥1200 r/min，行进速度ν≥200 mm/min，且1≤ω₂/ν数值≤6；

步骤3：测量起皮缺陷的距离

测量镁锂合金参考件焊接开始至起皮缺陷结束的总长度L₁；

步骤4：根据起皮缺陷的距离确定热力平衡时间

确定FSW起始阶段焊缝表层金属能够稳定脱离轴肩边缘的最短时间T_Min，T_Min的确定公式为：

T_Min=L₁/ν×60；

其中，T_Min为FSW起始阶段焊缝表层金属能够稳定脱离轴肩边缘的最短时间，单位为s；L₁为镁锂合金参考件焊接开始至起皮缺陷结束的总长度，单位为mm；ν为搅拌头行进速度，单位为mm/min；

(4)将搅拌头以焊接转速ω₂、搅拌头行进速度ν正式施焊，搅拌头沿待焊镁锂合金工件的中心行进，直至镁锂合金工件焊接完成；其中，焊接转速ω₂≥1200 r/min，行进速度ν≥200 mm/min，且1≤ω₂/ν数值≤6。

2.如权利要求1所述的消除镁锂合金搅拌摩擦焊焊缝表面起皮缺陷的方法，其特征在于，所述的步骤二(1)中，转速ω₁和轴肩下压量h根据待焊接的镁锂合金工件中镁锂合金成分确定。

3.如权利要求1所述的消除镁锂合金搅拌摩擦焊焊缝表面起皮缺陷的方法，其特征在于，所述的步骤二(1)中，所述的轴肩下压量h为0.1~0.3 mm。

4.如权利要求1所述的消除镁锂合金搅拌摩擦焊焊缝表面起皮缺陷的方法，其特征在于，所述的步骤二(4)中，所述的行进速度为200~2400 mm/min。