[发明专利]一种基于内凹无针轴肩强化轻质合金/热塑性复合材料连接强度的搅拌摩擦点连接工艺

权利要求书

1.一种基于内凹无针轴肩强化轻质合金/热塑性复合材料连接强度的搅拌摩擦点连接工艺，其特征在于，包括：

选取模具用钢或普通合金钢材料制备圆柱型工具头，所述工具头的轴肩端面内侧设计一定凹度的槽面，槽面与原始端面连接处采用45°倒角过渡形式；并将所述工具头固定在焊接设备搅拌工具头固定器中；

将工件进行预处理，并装夹固定，所述工件为金属待焊接板和CFRP待连接板件；

采用无针轴肩搅拌点连接的工艺对工件进行焊接，即得。

2.如权利要求1所述基于内凹无针轴肩强化轻质合金/热塑性复合材料连接强度的搅拌摩擦点连接工艺，其特征在于，将金属待焊接板和CFRP待连接板件叠放在一起形成搭接面区域，上侧为金属板，下侧为CFRP板。

3.如权利要求1所述基于内凹无针轴肩强化轻质合金/热塑性复合材料连接强度的搅拌摩擦点连接工艺，其特征在于，工具头直径D_s范围10-30mm，其中轴肩端面内凹槽深度d可调范围为金属板厚度的1/10-1/5，D_c直径可调范围为轴肩直径的1/2-2/3。

4.如权利要求1所述基于内凹无针轴肩强化轻质合金/热塑性复合材料连接强度的搅拌摩擦点连接工艺，其特征在于，所述金属待焊接板的材料为钛合金、铝合金或镁合金，优选地，板厚为1-5mm；

或，所述碳纤维增强热塑性复合材料CFRP为短程或连续碳纤维增强的聚醚醚酮、聚苯硫醚或尼龙六，优选地，复合材料板厚为2-5mm。

5.如权利要求1所述基于内凹无针轴肩强化轻质合金/热塑性复合材料连接强度的搅拌摩擦点连接工艺，其特征在于，对所述金属待焊接板表面进行预处理，方式包括：表面微织构制备、硅烷耦合剂涂敷、机械打磨。

6.如权利要求5所述基于内凹无针轴肩强化轻质合金/热塑性复合材料连接强度的搅拌摩擦点连接工艺，其特征在于，微织构采用飞秒、皮秒或纳秒激光加工工艺制备，织构以椭圆形凹槽阵列结构组成，间距80～200μm，深度200-450μm；

或，硅烷耦合剂涂敷在100-120℃下保温40-60min完成。

7.如权利要求1所述基于内凹无针轴肩强化轻质合金/热塑性复合材料连接强度的搅拌摩擦点连接工艺，其特征在于，所述焊接的具体步骤为：设定搅拌摩擦点连接的工艺参数；随后，开始搅拌摩擦点连接过程，工具头下压接触金属板，达到预定下压量后随即抽离或保持一定时间后再抽离；待冷却一段时间后，卸载转速，卸掉工装，完成焊接过程。

8.如权利要求1所述基于内凹无针轴肩强化轻质合金/热塑性复合材料连接强度的搅拌摩擦点连接工艺，其特征在于，连接工艺参数如下，工具头转速为250-2000rpm，下压速度为0.05-0.2mm/s，下压量为选用工具头凹槽深度的1-2倍；完成下压后，工具头持续旋转的停留时间为0-10s。

9.权利要求1-8任一项所述的方法制备的轻质合金/热塑性复合材料。

10.一种基于内凹无针轴肩强化轻质合金/热塑性复合材料连接强度的搅拌摩擦点连接工艺的无针轴肩工具头，其特征在于，所述工具头为圆柱型，轴肩端面内侧设计一定凹度的槽面，槽面与原始端面连接处采用45°倒角过渡形式。