[发明专利]异种材料固相连接的方法及用于其的工具组件

说明书

本发明提供了一种异种材料固相连接的方法及用于其的工具组件，该工具组件包括压紧件和顶锻杆，所述压紧件为两端开口的中空柱体，所述顶锻杆嵌套于所述压紧件的中空内部，并且所述顶锻杆可以相对于所述压紧件上下运动。该工具组件是针对异种材料尤其是熔点相差较大的异种材料之间的连接而设计的专用工具，结构简单，提高了异种材料之间连接的可靠性。

技术领域

本发明涉及异种材料固相连接技术领域，具体涉及一种异种材料固相连接的方法及用于其的工具组件。

背景技术

传统的连接方法主要有熔焊、铆接、螺栓连接等，随着装备轻量化发展的需求，要求以焊接代替铆接的方法，但是，对于异种材料之间的连接，由于二者之间的材料成分和物理性能的差异，传统的熔融焊接方法难以焊接出质量优异的焊缝，因此，固相连接技术应运而生。

固相连接技术是利用材料在高温下达到塑性流动状态，利用材料本身的塑性流动状态实现了材料间的混合连接。例如搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding，简称FSW)技术就是利用材料的塑性流动实现材料连接的焊接方法，并实现了工程化和工业化应用阶段。近年来，在搅拌摩擦焊技术基础上，还创新开发出了搅拌摩擦点焊技术、搅拌摩擦加工技术、搅拌摩擦表面处理技术等。

虽然利用材料塑性流动实现固相连接具有明显的优势，但是对于熔点相差较大的异种材料之间的连接，至今未开发出更好的技术方法。因此，开发一种适用于异种材料尤其是熔点相差较大的异种材料之间连接的方法及专用工具组件是十分必要的。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种异种材料固相连接的方法及用于其的工具组件，该工具组件是针对异种材料尤其是熔点相差较大的异种材料之间的连接而设计的专用工具，结构简单、实用性强，并且在顶锻杆的一端端面上设计凸纹以增加顶锻杆端部与连接材料之间的摩擦力以及改善连接材料的塑性流动，提高了异种材料之间连接的可靠性，以解决现有技术中并没有专用于熔点相差较大的异种材料连接的工具的技术问题。

为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供了一种用于异种材料固相连接的工具组件。

该用于异种材料固相连接的工具组件包括压紧件和顶锻杆，所述压紧件为两端开口的中空柱体，所述顶锻杆嵌套于所述压紧件的中空内部，并且所述顶锻杆可以相对于所述压紧件上下运动。

进一步的，还包括回填转子，所述顶锻杆嵌套于所述回填转子空腔内，所述顶锻杆与所述回填转子同轴设置且二者均嵌套于所述压紧件的中空内部。

进一步的，所述压紧件的侧壁上设有用于输送连接材料的通道，所述通道与所述压紧件的中空内部相通；

优选的，所述顶锻杆的一端端面上形成有凸纹，所述凸纹为S纹、螺旋线纹或同心圆环纹。

为了实现上述目的，根据本发明的第二方面，提供了一种异种材料固相连接的方法。

该异种材料固相连接的方法是采用上述的工具组件，所述方法包括以下步骤：

提供待连接的第一板材和第二板材，并且所述第一板材表面设有贯穿板材厚度方向的缺口；

将所述第二板材、所述第一板材和所述压紧件由下至上依次叠放，并且所述缺口与所述压紧件的中空内部相通；

向所述缺口内加入连接材料；其中，所述连接材料的熔点小于或等于所述第一板材和所述第二板材中熔点大的其中一个；

利用所述顶锻杆持续顶锻所述连接材料，并且使所述连接材料在摩擦热作用下发生塑性流动，之后经过凝固所述连接材料分别与所述第一板材和第二板材紧密粘结。

进一步的，所述缺口的纵截面呈沙漏状、漏斗状或上宽下窄的梯形；或者所述缺口呈圆柱体状且在所述缺口的侧壁上形成有螺纹。