[发明专利]原位填充无匙孔搅拌摩擦焊方法

摘要

本发明公开了一种原位填充无匙孔搅拌摩擦焊方法，在搅拌工具不移动的情况下实现无匙孔处理的搅拌摩擦焊，属于焊接技术领域。本发明采用分离式的搅拌工具，即搅拌针与轴肩分离设计，同时增加了一个可轴向运动的同速旋转内套环。焊接时，在内套环下方预置与母材同质的圆环预置金属，完成焊缝焊接时，搅拌工具停止前进，搅拌针开始回抽，与此同时内套环保持旋转下压，将其下部材料填充至搅拌针留下的匙孔，最后得到无匙孔焊缝。本发明方法能够在原位实现无匙孔焊接，解决了非封闭焊缝的无匙孔处理难题。

主权项

一种原位填充无匙孔搅拌摩擦焊方法，其特征是，使用由搅拌针、内套环和轴肩组成的焊接工具，包括如下步骤：1)内套环下部预置与母材同质的圆环预置金属，并利用与轴肩的紧配合摩擦力进行位置固定；搅拌针、轴肩和内套环以相同的旋转速度和轴向下压速度同时旋转和轴向下压，被焊材料在搅拌针的旋转和轴向下压下形成匙孔，匙孔周围的材料在摩擦热的作用下进入塑性状态；2)当搅拌针完全插入母材时，搅拌轴肩与圆环预置金属紧贴母材表面，继续旋转摩擦，产生的热量使得搅拌针周围的材料进入塑性状态；3)当搅拌针周围形成适量的塑性材料之后，焊接工具向前移动，形成焊缝；4)在焊缝末端，焊接工具停止移动，同时保持相同的旋转速度进行旋转摩擦，轴肩在原位进行摩擦，搅拌针在保持旋转摩擦的同时向上回抽，与此同时内套环轴向下压，将下部的塑性金属回填至搅拌针回抽留下的空间，获得表面无匙孔的焊缝，将焊缝末端打磨平整，完成整条焊缝的焊接；步骤4)中，搅拌针的回抽速度与内套环的下压速度基于材料不可压缩原理进行匹配，即搅拌针回抽留下的匙孔空腔体积应等于内套环下压的塑性材料体积；内套环轴向下压的下压量不大于0.2mm；搅拌针的回抽运动，内套环的轴向下压运动，以及两者的复位运动，分别由两个液压或伺服电机驱动装置控制，并可设定速度与位移。