[发明专利]一种搅拌摩擦焊断针提取装置及方法

说明书

本发明属于航空机械领域，特别涉及一种搅拌摩擦焊断针提取装置及方法。本发明通过在搅拌摩擦焊接过程中搅拌针折断被掩埋在焊缝中，先利用磁效应原理精确定位出搅拌针掩埋的具体位置，然后利用特制锥形风动铣刀在断针处剖出逐步向焊缝表面均匀过渡的沟槽，再配合使用松动簪使搅拌针松动，然后利用搅拌针提取器和搅拌针提取架的共同作用将松动的搅拌针从焊缝中拔出。再用工业酒精将抠针处清洗干净，焊接修复。本发明操作简单，实用性强，提高了零件的焊接修复质量，极大的方便了抠针的过程，提高了生产效率；整个过程中所用工具，包括我们自制的搅拌针提取器，都不需要很高的成本，所以经济性很高。

技术领域

本发明属于航空机械领域，特别涉及一种搅拌摩擦焊断针提取装置及方法。

背景技术

搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding,简称FSW)是英国焊接研究所于1991年发明的一种新型固相焊接技术。可以焊接传统熔焊难以焊接的金属，尤其在铝合金焊接方面，几乎可以焊接所有系列的铝合金。随着搅拌摩擦焊技术的推广，这项技术经过在中国十几年的发展已日趋完善，并成功应用于航空、航天、汽车、造船和高速铁路等诸多结构制造领域。由于7系材料所具有的焊接特性，不能采用传统的氩弧焊接，而采用熔焊则只能焊接厚度较大焊缝，对于厚度较薄的零件不宜使用，因此采用FSW方法对7系铝合金的焊接来说为最佳方案。但作为航空铝材的7系列铝合金为超硬铝合金，在搅拌摩擦焊焊接过程中，搅拌头焊接到一定长度后会不可避免地出现搅拌针折断的现象。搅拌头的搅拌针部分在焊接过程中除与焊缝内部金属产生摩擦，在提供部分热量来源的同时，还起到实现焊缝塑性材料的机械搅拌、使材料流动更为合理的作用，在整个过程中搅拌针的外形和尺寸在承受磨损变短的同时，还承受了较大的扭矩。搅拌针的折断不仅严重影响了生产效率，还对待焊零件的质量产生不良影响。搅拌摩擦焊焊接过程中搅拌针折断后提取断针和焊缝的修复是至今搅拌摩擦焊技术面临的两大难题。以前取针方法，不能用X射线等其他探测方法来确定断针的具体位置，原因是航空制造业中一些大型的形状复杂的零件加工精度要求高，在工装上只能一次焊接完成，不能拆卸，而工装会对射线探测造成干扰。只能采用传统的磁效应原理来确定断针位置，但是当零件焊缝厚度很薄时零件下方的工装同样会造成干扰。因而造成定位不准确，而精确的断针位置是保证上述最小创面的前提之一。因此断针位置的判定成为断针这一难题中的首要难点。而断针位置判定不准确会造成搅拌针取出后在焊道留下的创口面太大，因为7系铝合金只能采用FSW方法进行焊接，因此缺陷修复也只能采用该方法，而创面的大小决定了后续搅拌摩擦焊焊接修复过程的难易和零件的合格率。同时折断的搅拌针从零件焊缝取出的过程中，尤其是在不停地敲击使搅拌针松动过程中，很容易将从搅拌针上掉下的碎屑遗留在焊缝中，因搅拌针一般为硬质合金或高温合金材料所制成，若清理不净会造成夹渣缺陷，对零件的焊接质量造成不良影响。以前采用的修复方法为将折断的搅拌针从焊道取出，然后用MIG焊接填补创口，再用FSW方法修复，或填补创口后用比原轴肩尺寸大的搅拌头进行修复焊接，而作为7系铝合金材料且形状复杂的薄板零件，以上两种方法不适用或实施困难。由此可见，只有将取针后在焊道上留下的创面最小才能保证零件的焊接质量。

发明内容

发明目的：为了解决上述技术问题，提供了航空领域中对7系铝合金薄板形状复杂及焊接空间小的零件的一套快捷式搅拌摩擦焊提取方法，通过对磁体体积大小的精确控制，解决了以前搅拌摩擦焊断针情况下搅拌针精确位置的判定不准确和没有专业断针提取装置将折断的搅拌针抠出后焊道中易留下夹渣和创面过大的难题，避免了修复焊缝时造成缺陷致使零件报废。

技术方案：