[发明专利]基于基层材料电弧熔入的复合层焊缝搅拌强化方法及系统

权利要求书

1.一种基于基层材料电弧熔入的复合层焊缝搅拌强化方法，其特征在于，所述方法包括具体步骤如下：

S1、进行焊接前准备，所述焊接前准备包括对待焊接工件的待焊接部位开设焊接坡口；

S2、将待焊接工件沿待焊接部位对接放在垫板上进行刚性固定；

S3、将焊丝装入送丝系统；

S4、调整焊枪和搅拌头的位置，设置焊接工艺参数；

S5、焊接开始，在电弧作用下焊丝金属熔入焊接坡口，随着焊枪沿焊接路径向前移动，搅拌头的轴肩和搅拌针接触到焊接坡口中处于热塑性状态的焊丝金属，并随之进行搅拌强化；

S6、焊枪和搅拌头沿着焊接路径不断进行焊丝金属熔入以及交办强化过程，直至焊接结束。

2.根据权利要求1所述的一种基于基层材料电弧熔入的复合层焊缝搅拌强化方法，其特征在于，所述焊接前准备包括具体操作如下：

S1-1、根据待焊接工件和搅拌头的材料特性进行焊接接头界面层的设计，所述焊接街头界面层的设计包括设计焊接坡口的形状与尺寸、焊接接头界面层所含合金元素的种类与数量、焊接接头界面层目标余高；所述焊接接头界面层目标余高是指熔入焊接坡口的焊丝金属高出待焊接工件表面的目标距离；

S1-2、依据所设计的焊接坡口的形状与尺寸，对待焊接工件的待焊接部位开设焊接破口；

S1-3、依据所设计的焊接接头界面层所含合金元素的种类与数量，选择或制备匹配的焊丝；

S1-4、依据所述焊接接头界面层的设计，选择匹配的焊接工艺参数，满足：在焊接过程中，熔入焊接坡口的焊丝金属高出待焊接工件表面的距离等于所述焊接接头界面层目标余高，并且焊枪和搅拌头不发生碰撞。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于基层材料电弧熔入的复合层焊缝搅拌强化方法，其特征在于，所述焊接坡口的形式包括：U型坡口、矩形坡口、V型坡口、半V型坡口。

4.根据权利要求1所述的一种基于基层材料电弧熔入的复合层焊缝搅拌强化方法，其特征在于，在沿着焊接路径的行进方向上，焊枪和搅拌头之间始终保持距离为20～80mm。

5.根据权利要求1所述的一种基于基层材料电弧熔入的复合层焊缝搅拌强化方法，其特征在于，焊枪和搅拌头沿着焊接路径的行进速度均为330～350mm/min。

6.根据权利要求1所述的一种基于基层材料电弧熔入的复合层焊缝搅拌强化方法，其特征在于，将焊丝金属熔入焊接坡口的方式是采用MIG焊接方式或TIG焊接方式。

7.根据权利要求1所述的一种基于基层材料电弧熔入的复合层焊缝搅拌强化方法，其特征在于，焊接电流为120～150A；搅拌头的旋转速度为1000～1500r/min；搅拌头的压力为100MPa。

8.根据权利要求2所述的一种基于基层材料电弧熔入的复合层焊缝搅拌强化方法，其特征在于，所述焊接接头界面层目标余高不低于待焊接工件厚度的1/5，且不超过待焊接工件厚度的1/3。

9.一种基于基层材料电弧熔入的复合层焊缝搅拌强化系统，其特征在于，所述系统是基于如权利要求1～8任一所述方法进行工作的，所述系统包括：电弧熔入子系统、搅拌强化子系统、焊接工作台；所述电弧熔入子系统包括焊枪；所述搅拌强化子系统包括搅拌头；

所述电弧熔入子系统用于在焊接过程中沿着焊接路径不断将焊丝金属熔入焊接坡口中；

所述搅拌强化子系统用于在焊接过程中沿着焊接路径不断对焊接坡口中处于热塑性状态的焊丝金属进行搅拌强化。

10.根据权利要求9所述的一种基于基层材料电弧熔入的复合层焊缝搅拌强化系统，其特征在于，所述电弧熔入子系统与所述搅拌强化子系统由两个控制中心独立控制；或所述电弧熔入子系统与所述搅拌强化子系统由一个控制中心共同控制。