[发明专利]一种同步优化异种金属摩擦焊接头成形成性行为的工艺

权利要求书

1.一种同步优化异种金属摩擦焊接头成形成性行为的工艺，其特征在于，包括：

将两种金属材料的高温屈服强度与变形温度的关系汇成工艺图，得到高温条件下屈服强度交叉的区域，即：异种金属高温强度相交域；屈服强度与变形温度的关系涉及的应变速率范围为0.001-10s^-1，温度范围下限为低熔点金属的熔点的0.4～0.6倍，上限为低熔点金属的熔点；

将所述相交域对应的屈服强度上限和下限的平均值作为摩擦焊接参数的压力参考值，保持不变；优化摩擦速率，避免产热低造成两侧金属均不变形；或避免产热高，导致焊接区温度高于相交域温度上限，使偏软金属变形；

在旋转或线性摩擦焊接机器设备上设定摩擦压力参数和轴向缩短量，保持不变；设定影响摩擦速率的转速或振动参数；在焊接区域外侧采用红外成像仪实时捕捉界面边缘温度信息；启动焊接过程，从低到高反复调试摩擦速率改变热输入，记录红外测温信息与高温强度相交域的温度上下限相对应的转速或者振动参数，获取影响界面峰值温度的临界转速或者临界振动频率；以两侧金属均挤出飞边为变形特征，最终确定优化的工艺参数窗口。

2.如权利要求1所述的同步优化异种金属摩擦焊接头成形成性行为的工艺，其特征在于，采用常规热压缩物理模拟机，或者高温压缩试验设备，或者热物性参数模拟分析软件确定金属屈服强度和温度的关系。

3.如权利要求2所述的同步优化异种金属摩擦焊接头成形成性行为的工艺，其特征在于，热物性参数模拟分析软件为JmatPro或ThermoCal。

4.如权利要求1所述的同步优化异种金属摩擦焊接头成形成性行为的工艺，其特征在于，所述相交域中屈服强度采用不同应变速率和温度下的峰值应力。

5.如权利要求1所述的同步优化异种金属摩擦焊接头成形成性行为的工艺，其特征在于，所述异种金属包括：异种同系合金，异种非同系但存在强度交叉的合金；

或，所述异种金属的形状为回转体或块状结构。

6.如权利要求5所述的同步优化异种金属摩擦焊接头成形成性行为的工艺，其特征在于，所述异种金属为钛/铝，铝/镁中的一种。

7.如权利要求1所述的同步优化异种金属摩擦焊接头成形成性行为的工艺，其特征在于，摩擦压力参考值由高温强度相交域的上下限加和的平均值确定；并由此确定了与相交域交叉的温度上下限范围。

8.如权利要求1所述的同步优化异种金属摩擦焊接头成形成性行为的工艺，其特征在于，焊接工艺包括：回转体部件的旋转摩擦焊和非回转体部件的线性摩擦焊；转速设定的初始值范围：100-500rpm；振动频率的初始值范围：10-20Hz。

9.如权利要求1所述的同步优化异种金属摩擦焊接头成形成性行为的工艺，其特征在于，红外成像仪采用通用夹具固定在前进侧基座上，视角与固定侧的金属工件摩擦面平行。

10.如权利要求1所述的同步优化异种金属摩擦焊接头成形成性行为的工艺，其特征在于，摩擦焊接过程，待连接的异种金属分别固定在前进侧和运动侧；

或，夹具约束金属工件预留的自由端长度范围下限为总缩短变形量的二分之一。

11.如权利要求10所述的同步优化异种金属摩擦焊接头成形成性行为的工艺，其特征在于，总缩短变形量的范围为2-15mm。