[发明专利]静止轴肩辅助搅拌摩擦胶焊方法

说明书

一种静止轴肩辅助搅拌摩擦胶焊方法，属于搅拌摩擦胶焊领域。首先，将下板放置于搅拌摩擦焊机工作台夹具上，沿焊缝方向放置夹层，在夹层两侧涂胶。其次，安装搅拌头与静止轴肩，当材料受热发生形变时，通过压力判断材料形变情况：若材料向上突起，挤压静止轴肩板；若材料向下内凹，降低静止轴肩板上的受力。当没有检测到变形时，静止轴肩板始终对材料施加0℃～500℃温度。最后，设置焊接参数并进行焊接，启动焊接时在下板施加超声振动，焊接完成后去下板材并清理残胶。本发明结构简单，使用方便，能够提高焊接接头质量，缓解焊缝内产生金属间化合物造成的承载能力下降问题，且能够避免静止轴肩板前端与板材接触时发生“铲”的效果。

技术领域

本发明涉及搅拌摩擦胶焊领域，涉及一种静止轴肩辅助搅拌摩擦胶焊方法。

技术背景

搅拌摩擦焊是一种先进的焊接方法，具有焊接强度高、绿色无污染等优点，在航空航天等领域具有广泛的应用。静止轴肩辅助搅拌摩擦焊通过增加顶锻力的方式，大幅度提高焊接接头的力学性能。

中国发明专利CN201910057240.8发明了一种增强搅拌摩擦焊用静止轴肩刚性的装置及方法。该方法通过改变静止轴肩内部结构来提高静止轴肩的刚性，从而提高焊接接头的力学性能。

中国发明专利CN201811506207.0发明了一种全焊透双静止轴肩填丝搅拌摩擦焊方法。该方法通过新型的静止轴肩实现了搅拌头的穿透焊接。并通过静止轴肩上的填丝孔为焊缝补偿材料。从而提高焊接质量。

中国发明专利CN201810686820.9发明了一种具有自撑式结构的搅拌摩擦焊用静止轴肩及焊接方法。该方法通过一种新型静止轴肩实现了焊接过程中实现了静止轴肩的自支撑作用。从而增加了静止轴肩工艺的应用范围。

中国发明专利CN201811084373.6发明了一种非等厚板材拼焊用静止轴肩搅拌工具。该发明的静止轴肩由搅拌针、轴肩、轴承组成。搅拌针直接与主轴连接，共同旋转，轴肩通过轴承滚动与板材保持静止。通过分体式独特型面轴肩设计，有效地解决了非等厚板材的搅拌摩擦焊的可焊性差、飞边严重、强度下降的问题，操作简单，适应性强。

中国发明专利CN201810575901.1发明了一种浮动式双静止轴肩搅拌摩擦焊接用搅拌头。该发明通过设置下压单元和上升单元，将上轴肩和下轴肩压住待焊接的两个工件，而且当搅拌针在高速旋转的时候，上轴肩和下轴肩不会发生旋转，因此在焊接过程中不会和工件发生高速摩擦的情形，不会使工件变形，从而保证了焊缝的质量。

搅拌摩擦焊焊接方式分为对接、搭接和角接，其中搭接方式是搅拌摩擦焊的一重要接头形式。然而，搅拌摩擦焊搭接接头的密封性较差严重影响搅拌摩擦焊的应用范围。为解决焊接接头密封性差的问题，众多学者提出了搅拌摩擦胶焊的方法。传统搅拌摩擦胶焊采用先在整个焊缝区涂胶再焊接的方式。这种焊接中，进入焊缝内的胶会引起应力集中，降低焊接接头的力学性能。同时，焊接完成后需要对胶层进行固化，增加搅拌摩擦胶焊的工艺复杂性。

发明内容

为防止搅拌摩擦胶焊胶层进入焊缝区的问题且简化搅拌摩擦胶焊的工艺复杂性，本发明提出了一种静止轴肩辅助搅拌摩擦胶焊方法。

本发明采用的技术方案为：

一种静止轴肩辅助搅拌摩擦胶焊方法，包括以下步骤：

步骤一：将下板2放置于搅拌摩擦焊机工作台夹具上，沿焊缝方向放置一厚度为0.01～1mm的条状夹层3。在夹层3两侧涂胶形成胶层4后放置上板1并夹紧夹具。

所述的上、下板1、2的板材选自镁、铝、钛等金属材料，可相同可不同。当上下板材相同时，夹层材料与板材相同；当上下板材不同时，夹层材料可与下板材料相同或者采用第三种材料。其中，当夹层采用第三种材料时，夹层材料必须在焊接时可与上下板材发生共晶反应。

所述的条状夹层3宽度比搅拌头5的直径大0～1mm，长度与焊缝长度相同。