[发明专利]铝合金地铁车体侧墙静轴肩搅拌摩擦焊工艺

说明书

本发明公开了一种铝合金地铁车体侧墙静轴肩搅拌摩擦焊工艺，选择静轴肩系统，静轴肩和搅拌针相互分离且二者之间存在装配间隙，静轴肩上设有贯穿孔用于排料；调节系统为手动模式，将搅拌针移至铝合金地铁车体侧墙焊缝中心处，旋转搅拌头进行焊接并观察焊缝成型，当焊缝成型良好的情况下得出设备压力值；将系统调至恒压模式，设置恒定压力进行焊接；将焊后焊缝进行破坏性试验，验证焊缝性能是否符合要求；微调参数，直至找到焊缝成型良好、焊缝性能优异的参数区间。本发明将静轴肩技术运用在侧墙产品上，设计符合侧墙焊接的静轴肩系统并能寻找出焊接的适合参数，改善侧墙焊接后的变型，也解决了普通搅拌摩擦焊排料粘在母材上的问题。

技术领域

本发明涉及一种侧墙型材的静轴肩系统和静轴肩搅拌摩擦焊侧墙工艺，具体涉及一种铝合金地铁车体侧墙静轴肩搅拌摩擦焊工艺，属于铝合金地铁车体侧墙焊技术领域。

背景技术

随着轨道交通行业的飞速发展，轻量化逐渐成为提升车辆设计速度和质量的重要因素，近年来铝合金车体在轨道车辆占比越来越多，主要还是得益于铝合金的高强度和低质量密度特点，使得铝合金车体成为轨道交通车辆的主流。

以往铝合金地铁侧墙大多采用弧焊技术，弧焊技术为通用技术，可以完成几乎所有形式结构的焊接。侧墙部件虽然结构简单，但是侧墙更为关注的问题为平面度，侧墙为车体侧门外形件，弧焊使母材熔化热输入较高，相对侧墙焊后变型较大，此时需要在热输入方面更加低的技术来满足侧墙的要求。

近年来搅拌摩擦焊技术逐渐在轨道车辆领域发展起来，搅拌摩擦焊技术采用搅拌针旋转发热导致母材呈现固溶状态，再通过轴肩施加压力，使固溶状态的母材挤压成型。搅拌摩擦焊技术由于焊接过程中母材并不熔化热输入较低，焊接变型小。

静轴肩为最近才发展出来的新焊接技术，为常规搅拌摩擦焊技术的提升。静轴肩将原搅拌摩擦焊针和轴肩一体(如图4所示)同时旋转改为焊针和轴肩分离，轴肩静止、针旋转，减少了轴间与母材摩擦产生的部分热量，较普通搅拌摩擦焊热输入更小，变型更小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铝合金地铁车体侧墙静轴肩搅拌摩擦焊工艺，将静轴肩技术运用在侧墙产品上(由于静轴肩搅拌摩擦焊技术还未在轨道交通车辆行业运用)，设计符合侧墙焊接的静轴肩系统并能寻找出焊接的适合参数，改善侧墙焊接后的变型，也解决了普通搅拌摩擦焊排料粘在母材上的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

铝合金地铁车体侧墙静轴肩搅拌摩擦焊工艺，包括如下：

(1)选择静轴肩系统：静轴肩系统包括静轴肩和搅拌针，静轴肩套设在搅拌针的外围，静轴肩和搅拌针相互分离且二者之间存在装配间隙，静轴肩上设有贯穿孔用于排料；

(2)调节系统为手动模式，转动设备手动轮盘，将设备轴头移到焊缝上方，搅拌针对准铝合金地铁车体侧墙的焊缝中心处，旋转搅拌头进行焊接且控制下压深度，观察焊缝成型，当焊缝成型良好的情况下得出该状态下的设备压力值；

(3)将系统调至恒压模式，设置恒定压力，压力波动范围调至±10N，使用恒压模式再进行焊接；

(4)将焊后焊缝进行破坏性试验，验证焊缝性能是否符合要求；

(5)微调参数，直至找到焊缝成型良好、焊缝性能优异的参数区间，所述参数区间：搅拌针的长度为5-6mm，搅拌转速为2000-2500r/min，行走速度为600-800mm/min，压力为11-13KN。

优选的，所述静轴肩系统的整体宽度设为12-12.5mm，搅拌针的宽度设为8-8.5mm，搅拌针与静轴肩之间的装配间隙为0.3-0.5mm，搅拌针的下平台面与静轴肩下平面高度差为0.3-0.5mm，贯穿孔的直径为4.5-5.0mm。