[发明专利]一种局部深冷辅助搅拌摩擦焊接方法

说明书

本发明涉及一种局部深冷辅助搅拌摩擦焊接方法，所述方法为：利用摩擦焊接装置对待焊工件进行焊接，所述摩擦焊接装置包括焊机、喷液管、搅拌头和喷嘴、保温容器，喷液管与焊机机头固定连接，喷液管的喷出端设置喷嘴，喷液管的吸液端与保温容器连接，搅拌头与焊机连接；所述保温容器中的冷却液为水和酒精的混合物；对待焊工件进行焊接时，启动焊机同时打开喷嘴，喷嘴向焊缝表面喷出冷却液。从而降低常规FSW焊缝温度，提高冷却速度，减小接头软化区宽度，提高接头强度。

技术领域

本发明属于搅拌摩擦焊接技术领域，具体涉及一种局部深冷辅助搅拌摩擦焊接方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

搅拌摩擦焊广泛地应用于航空航天、船舶制造、轨道交通等领域。在实际生产中为了避免焊接缺陷，需要采用较大的热输入以保证工件底部材料充足软化，具备良好的塑性流动性。而在常规FSW时，搅拌头轴肩与工件上表面的摩擦产热是主要的热量来源，因此板材上表面易出现过热现象，导致晶粒粗大和析出相的溶解，降低接头整体的力学性能。

有研究采用冷却气体作用于焊缝表面进行冷却，但是冷却气体很容易向周围环境中扩散，难以持续地对已成形的焊缝进行降温，且采用冷气管施加的定向性和施加位置的调整不方便，不利于焊接实际使用。

有研究采用在水下进行搅拌摩擦焊的焊接方法，此方法虽然能够持续地降低FSW焊缝温度，提高接头强度，但焊前准备工作较为繁琐，放置的容器减小了调整板材与夹具相对位置时所需的操作空间，且水环境不利于操作者实时地观察焊缝成形情况，难以对焊接过程进行实时调控。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种局部深冷辅助搅拌摩擦焊接方法。通过在常规搅拌摩擦焊设备上辅加局部深冷装置，以达到焊缝局部深冷，避免接头过热引起性能弱化的问题。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

一种局部深冷辅助搅拌摩擦焊接方法，所述方法为：

利用摩擦焊接装置对待焊工件进行焊接，所述摩擦焊接装置包括焊机、喷液管、搅拌头和喷嘴、保温容器，喷液管与焊机机头固定连接，喷液管的喷出端设置喷嘴，喷液管的吸液端与保温容器连接，搅拌头与焊机连接；

所述保温容器中的冷却液为水和酒精的混合物；

对待焊工件进行焊接时，启动焊机同时打开喷嘴，喷嘴向焊缝表面喷出冷却液。

本发明采用雾化的形式将冷却液喷入到焊接面，利用冷却液对焊接面进行冷却，相比于气体冷却，能够延长冷却时间，提高冷却效果；冷却液为水和酒精的混合物，酒精可以降低冷却液的凝固点，保证蒸馏水在所需温度不结冰；又能够在冷却液沉积于焊缝表面之后，通过酒精挥发吸热，达到持续降温的作用。

本发明一个或多个技术方案具有以下有益效果：

(1)冷却液以雾化的形式喷洒在焊缝表面，能够均匀地覆盖焊缝区域，避免直接喷射时冷却液过于集中而降低冷却效果的问题。

(2)冷却液以蒸馏水为主既避免往焊缝中引入杂质，又节省了实验成本；而辅加一定比例的酒精，既可以降低冷却液的凝固点，保证蒸馏水在所需温度不结冰；又能够在冷却液沉积于焊缝表面之后，通过酒精挥发吸热，达到持续降温的作用。

(3)本发明无需对现有搅拌摩擦焊接设备进行大范围的改造，通过万向竹节能够方便地将冷却液准确施加于焊缝区域，且不影响常规搅拌摩擦焊的基本焊前准备工作，易于快速产业化应用。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。