[发明专利]钢对接的感应加热-搅拌摩擦复合焊接方法及装置

说明书

本发明公开了一种钢对接的感应加热‑搅拌摩擦复合焊接方法及装置，用于搅拌摩擦焊的搅拌头的焊接方向，设置有用于对待焊工件感应加热的感应加热装置，所述的感应加热装置通过连接装置固定于搅拌头所在的焊接臂上，使搅拌头和感应加热装置在焊接过程中同步焊接移动。本发明所述的钢对接的感应加热‑搅拌摩擦复合焊接方法及装置，焊接进行中，感应加热装置产生的热量在搅拌头前方的预热区对待焊工件进行充分预热，高速旋转的搅拌头沿待焊工件的对接面压入，实现焊接，采用感应加热作为辅助加热热源，实现钢的可靠连接，既能保证焊接质量，又能延长搅拌头寿命，降低焊接成本，是一种以感应加热作为辅助热源的搅拌摩擦焊接方法。

技术领域

本发明涉及焊接领域，一种用于钢对接的感应加热辅助软化待焊工件的搅拌摩擦焊方法及装置。

背景技术

目前，搅拌摩擦焊接技术是一种非常理想的固相焊接技术，与传统的焊接方法相比，具有优质、高效、低耗、焊接变形小、无污染等特点，特别是在薄板焊接中是其它焊接方法远不可相比的，已经在造船、航空航天、轨道交通等领域获得了广泛的应用。

相对于铝合金等低熔点材料而言，钢的搅拌摩擦焊在焊接时需要更多的热量，对搅拌头的高温耐磨性和韧性等提出了更高的要求，现有满足钢搅拌摩擦焊接的搅拌头(聚晶立方氮化硼、钨铼合金等)制造成本高，且焊接过程中由于热输入量不足易造成缺陷的产生。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种钢对接的感应加热-搅拌摩擦复合焊接方法及装置，用于解决现有的焊接方法，钢等高熔点材料搅拌摩擦焊接，具有搅拌头寿命低、成本高、质量不稳定等问题。本发明采用的技术手段如下：

一种钢对接的感应加热-搅拌摩擦复合焊接方法，用于搅拌摩擦焊的搅拌头的焊接方向，设置有用于对待焊工件感应加热的感应加热装置，所述的感应加热装置通过连接装置固定于搅拌头所在的焊接臂上，使搅拌头和感应加热装置在焊接过程中同步焊接移动。

焊接进行中，感应加热装置产生的热量在搅拌头前方的预热区对待焊工件进行充分预热，高速旋转的搅拌头沿待焊工件的对接面压入。

当搅拌头的轴肩与待焊工件紧密接触后，搅拌头沿对接面向前移动实现焊接，搅拌头的摩擦热与感应加热产生的辅助热共同作用促使焊接区域发生塑化，并最终形成致密的焊缝。

作为优选所述的感应加热装置的底部表面同待焊钢板的上表面平行，并且感应加热装置底面同待焊钢板上表面的间距为α，2mm≤α≤10mm。

作为优选所述感应加热装置和搅拌头之间的距离为β，5mm≤β≤25mm，使待焊钢板的温度在焊接之前为γ，200℃≤γ≤600℃。

作为优选所述搅拌头的转速为300r/min～800r/min，焊接速度为50mm/min ～120mm/min，轴肩下压量为0.1mm～0.3mm。

作为优选所述的感应加热装置采用双线圈水冷感应器，电流频率为8kHz。

作为优选所述待焊工件底部铺设有阻热垫，所述阻热垫的阻热材料为隔热温度在1200℃的气凝胶。

作为优选所述搅拌头为陶瓷基复合材料或高温合金材料；所述待焊工件为普通碳钢或低合金钢材料；待焊钢板的厚度在1mm～10mm之间。

一种钢对接的感应加热-搅拌摩擦复合焊接装置，包括设置于焊接臂上的搅拌头和感应加热装置；所述的感应加热装置通过连接装置固定于焊接臂上，所述的感应加热装置设置于搅拌头焊接移动方向的前端，使搅拌头紧贴待焊工件焊接时，感应加热装置同待焊工件上表面具有间隙。

作为优选所述的连接装置包括悬臂、导轨、摆臂和连接段；所述的摆臂包括通过转轴连接的上摆动段和下摆动段；所述悬臂固定于焊接臂上水平设置，摆臂的上摆动段同悬臂上的导轨滑动连接，上摆动段通过转轴连接有连接段，连接段的另一端同感应加热装置连接。