[发明专利]一种电弧焊和搅拌摩擦焊复合焊接厚金属板的流水线方法

权利要求书

1.一种电弧焊和搅拌摩擦焊复合焊接厚金属板的流水作业方法，其特征在于包括下述步骤：

步骤1，工件加工准备：首先确定工件的电弧焊坡口类型并加工，根据选择的电弧焊方法以及加工条件选择坡口类型；

步骤2，组对焊接工件：将加工好坡口的工件进行组对，要求对口间隙为零，不能有错边存在，组对后进行点固焊；

步骤3，工件背面坡口的填充焊：将点固焊后的工件送到脉冲MIG焊工作台进行工件背面坡口的脉冲MIG焊接，焊接要保证填满坡口并与母材良好熔合；

步骤4，搅拌摩擦焊：将背面熔化极电弧焊接过的工件放置到搅拌摩擦焊接平台上进行夹紧固定，调节搅拌摩擦焊接机头位置使搅拌头对准焊缝中心，根据工作条件采用搅拌摩擦热状态焊或冷态焊，按照预先设定的焊接工艺参数进行搅拌摩擦焊接；

步骤5，工件正面的电弧焊盖面焊：将搅拌摩擦后的工件传送到电弧焊盖面焊区域进行焊接机器人或手工操作脉冲MIG电弧焊盖面焊接；

所述的步骤1中，背面坡口类型选择V型或U型，其中工件背面坡口以一道熔焊填满为最佳；工件正面坡口开成倒梯形，即上宽下窄，窄边宽度以搅拌头轴肩直径确定，深度为2～3mm；

所述的步骤1中，背面坡口角度60°；背面坡口宽度12～14mm；正面坡口角度60°～80°；正面梯形坡口底边宽度φ4+2mm，φ4为搅拌头轴肩直径；正面梯形坡口顶边宽度φ4+6 mm，φ4为搅拌头轴肩直径；

所述的步骤2中，工件正面进行点固焊缝，焊缝长度为50mm，间距为200～300mm，铝及其合金选用交流TIG焊，焊接电流为300～350A，电压14～16V，并填丝，保证焊缝余高0-1mm；对于钢焊件，选用直流TIG焊，电流、电压选择保证能够达到熔深2～3mm即可，并填丝，保证焊缝余高0-1mm；

所述的步骤4中，搅拌摩擦焊的搅拌头采用复合结构，包括夹持段、搅拌头主体部分和搅拌针顶端，所述的搅拌头主体部分包括搅拌针轴肩和搅拌针；所述的夹持段是采用高强钢制造成的圆柱形结构，夹持段与搅拌头主体部分采用螺纹连接，所述的搅拌头主体部分采用高速钢制造，搅拌头的搅拌轴肩的摩擦面设置倒角；所述的搅拌头主体部分由大直径段和中直径段形成阶梯式结构，大直径段和中直径段以及搅拌轴肩是一个整体加工件；所述的搅拌针顶端采用钨钢合金制造，搅拌针顶端由圆锥形柱体和半圆球头构成，圆锥形柱体的一端带有圆柱连接杆，中直径段是一中空盲管，圆柱连接杆与中空盲管间隙相匹配并采用高温钎焊连接，圆锥形柱体的另一端连接半圆球头。

2.根据权利要求1所述的一种电弧焊和搅拌摩擦焊复合焊接厚金属板的流水作业方法，其特征在于所述的步骤4中，搅拌摩擦热状态焊接为，将背面熔化极电弧焊接过的工件放置到搅拌摩擦焊接平台上进行夹紧固定，调节搅拌摩擦焊接机头位置使搅拌头对准焊缝中心，在搅拌摩擦焊接前方100～200mm处安装TIG焊枪，待准备工作就绪后，首先启动TIG焊枪进行自熔焊接，启动工件行走系统，在工件的TIG焊起始焊点移动到搅拌摩擦焊接处时，启动搅拌摩擦焊接，并按照预先设定的焊接工艺参数进行搅拌摩擦焊接； TIG电弧焊接接近终点100mm位置时，停止TIG电弧，继续进行搅拌摩擦焊接到工件焊缝终点，停止搅拌焊接主电源开关，抬起搅拌头。

3.根据权利要求1所述的一种电弧焊和搅拌摩擦焊复合焊接厚金属板的流水作业方法，其特征在于所述的步骤4中，搅拌摩擦冷态焊接为，将背面熔化极电弧焊接过的工件放置到搅拌摩擦焊接平台上进行夹紧固定，调节搅拌摩擦焊接机头位置使搅拌头对准焊缝中心，启动搅拌摩擦焊机主轴电机，然后下降搅拌头使其接近焊接部位并产生摩擦，经过摩擦产热待焊接部位产生塑性化后继续下压搅拌头使轴肩紧压母材表面形成锻压力，当搅拌头下焊接金属完全塑性化后移动行走开始焊接。