[发明专利]一种旋转摩擦嵌入式方法

说明书

本发明涉及一种旋转摩擦嵌入式连接方法，该方法步骤包括清理连接区域、物件装夹和摩擦连接，摩擦连接包括表面预热、下压连接和停留固化。本方法通过加压和旋转运动就可以直接提供坚固可靠的连接，可以适用于各种材料和各种形状的结构。其次，通过摩擦活化两零件的连接面，使得连接处的材料相互渗透形成一个整体，具有较好的连接强度和刚性。

技术领域

本发明属于机械结构连接技术领域，尤其是涉及一种旋转摩擦嵌入式连接方法。

背景技术

零件或部件的连接是机械制造领域里的一个重要方面，包括螺纹连接，焊接，铆接和胶接等多种连接工序。

较大零件或者部件之间的连接通常采用焊接方式，焊接是一种利用热能融化连接两部分的材料从而连接两零件或部件的方法。焊接可以保证部件连接处的密封性和强度，然而焊缝处存在应力集中，部件的高强度活动容易发生断裂现象。连接件之间还可能存在一些间隙，在腐蚀介质中容易产生间隙(应力)腐蚀。对于异种材料的焊接，极易产生裂纹、应力集中等缺欠，最终导致生产效率降低，成本增加。

发明内容

为了克服于异种材料连接加工成本高、生产效率低等问题，本发明提出了一种旋转摩擦嵌入式连接方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的一种旋转摩擦嵌入式连接方法，包括如下步骤：

S1、清理连接区域：

先对基础件和嵌入的待接合区域进行表面打磨，去除待接合区域的氧化层；再采用有机溶剂清洗待接合区域，清除残余的金属粉末；

S2、物件装夹：

对完成清理工作的基础件和嵌入件进行装夹，基础件放置在工作台上并用夹具固定住，嵌入件固定到夹头内；

S3、摩擦连接：

夹头带动嵌入件旋转，利用摩擦产生的热量和塑像变形将嵌入件挤入基础件内，完成基础件和嵌入件对接工作。

进一步的，所述步骤S3中摩擦连接的具体过程如下：

S31、表面预热：

夹头带动嵌入件做高速旋转运动，同时，夹头以一定的速度下压嵌入件；当嵌入件的底部接触到基础件的上表面，其间的接触压力达到设定值以后停止下压，停留1～10S，对基础件的连接区域进行预热；

S32、下压连接：

高速旋转的嵌入件与基础件之间摩擦放热，使基础件的接触面吸热软化，当基础件的表面温度达到预设温度后，嵌入件继续下压，软化的基础件在嵌入件的下压作用下发生塑性变形，由于旋转摩擦使得嵌入件的表面能被激活，嵌入件的强度和硬度大于基础件的强度和硬度，嵌入件在夹头的下压作用下被挤入基础件；

S33、停留固化：

当嵌入件深入到基础件内部一定距离H后，夹头停止进给运动，保持原有的旋转速度旋转1～10秒，减少连接面处的热应力不均匀；

1～10S后，夹头松开嵌入件并停止旋转，基础件和嵌入件的连接工作完成。

进一步的，步骤S32中基础件通过摩擦导致的温度升高值⊿T，使得其表面温度达到预设温度；

式中：⊿T是摩擦导致的温度升高值，℃；

μ是摩擦系数；

P是连接件之间的正压力，牛顿N；

ω是相对旋转速度，转/秒；

α基础件的热传导系数，w.℃/m；

λ是基础件的比热容，w/℃.kg；