[发明专利]一种摩擦焊接质量检测评定方法

说明书

本发明公开了一种摩擦焊接质量检测评定方法，它解决了摩擦焊接接头质量评定的问题，能够根据摩擦焊接头飞边的尺寸大小和弯曲角度，实现对摩擦焊接接头质量的评定，飞边形貌更为直观，检测方式更为简单方便，由飞边形貌这一直观表征的检测，可以快速、准确的评定焊接接头的质量。其技术方案为：确定表征焊接接头质量合格的飞边的特征参数范围；实施焊接操作，采集焊接后试样飞边的特征参数；基于特征参数范围，根据特征参数，评定焊接接头的质量。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，涉及一种摩擦焊接质量检测评定方法。

背景技术

摩擦焊是一种典型的固相连接技术。由于其焊接过程温度低、没有金属熔化现象，在顶锻压力作用下接头组织致密、低应力、高强度、低能耗的优点。在航空、航天、汽车以及能源等工业领域均得到了广泛的应用。

摩擦焊接过程中，在摩擦压力、顶锻压力的作用下将有可能含有氧化膜等杂质的初始摩擦表面金属挤出摩擦界面，从而保证由洁净的金属形成摩擦接头，是避免“灰斑”、未焊合等焊接缺陷形成、确保合格焊接质量的基础。但是由于摩擦压力、顶锻压力以及转速等焊接工艺参数对摩擦焊接头质量的影响机制较为复杂，目前尚没有合适的模型能够确定合格焊接质量的焊接工艺参数范围，都是根据力学性能测试结果来判断焊接质量，缺乏对摩擦焊接接头质量的直接检测分析。

在旋转摩擦焊接和非旋转摩擦焊接过程中，飞边作为摩擦焊接头的典型宏观形貌(包括飞边的尺寸大小和形态)，可以用来表征接头中摩擦界面塑性金属挤出的情况；而摩擦界面上氧化膜完全挤出、由洁净的金属形成接头是获得合格摩擦焊接头的基本条件。因此，摩擦焊接头飞边可以用来表征摩擦焊接头的质量。对于焊接工艺参数、塑性材料流动、飞边形貌、焊接质量之间的关系，从旋转摩擦焊技术发明至今，研究工作者进行了大量的研究工作，为通过观察飞边形貌评判焊接接头性能、优化焊接工艺等提供了依据。

例如当转速过低或顶锻压力过小时，摩擦界面材料的温度低、塑性较差、塑性流动速度较低，在较低的顶锻压力下，摩擦界面上原有的氧化物很难被挤出而残留在接头中形成夹渣、灰斑、未焊合等缺陷；此种条件下，由于顶锻过程中挤出的塑性金属较少，因而形成的飞边尺寸较小。而当转速过高或顶锻压力过大时，摩擦界面材料的温度高、塑性好、材料流动性好，在大的顶锻压力下，大量的摩擦界面塑性金属被挤出，形成尺寸很大的飞边；此时由于有过多高温材料被挤出，导致旋转缩短量过大甚至使得焊接接头中心未能形成有效的冶金结合而形成未焊合的缺陷。由此，当飞边尺寸大小和弯曲角度满足一定范围要求时，即可认为带有氧化物的初始摩擦界面上的材料全部被挤出，从而露出洁净的摩擦界面，具备了形成合格接头的基本条件，此时的焊接接头质量满足工艺标准。

但就目前的旋转摩擦焊接接头质量评定方法而言，对建立旋转摩擦焊接接头质量与飞边形貌之间关系从而形成焊接质量评定方法方面缺乏相应的研究。此外，在之前的工艺评定方法中，飞边形貌均只是作为一种肉眼观测的经验性辅助参照物，没有形成相对统一的标准和评定机制，亟待完善。

综上所述，现有技术中对于摩擦焊接过程中接头质量评定的问题，尚缺乏有效的解决方案。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种基于飞边检测的摩擦焊接质量检测评定方法，通过检测飞边尺寸大小和形态来实现对旋转摩擦焊接头质量进行快速且准确评定。

一种摩擦焊接质量检测评定方法，包括以下步骤：

(1)确定表征焊接接头质量合格的飞边的特征参数范围；

确定将带有氧化物的初始摩擦界面上的材料全部挤出时飞边的下临界特征参数，以及摩擦界面塑性金属完全挤出时飞边的上临界特征参数，从而确定形成质量合格焊接接头的飞边特征参数范围；

(2)实施焊接操作，采集焊接后试样飞边的特征参数；

(3)基于步骤(1)的特征参数范围，根据步骤(2)的特征参数，评定焊接接头的质量。