[发明专利]一种塞入式匙孔修复搅拌摩擦焊方法

说明书

本发明公开了一种塞入式匙孔修复搅拌摩擦焊方法，包括以下步骤：步骤一：将金属板和聚合物板加工成需要的规格；步骤二：将金属板与聚合物板上下搭接置于焊接台上，并用夹具夹紧；步骤三：采用有针型搅拌头，已指定的旋转速度、焊接速度和第一轴肩下压量开始对板材进行焊接；步骤四：焊接结束后，将匙孔填充物置于焊缝末端的匙孔中；步骤五：采用无针型搅拌头，以指定的旋转速度、焊接速度和第二轴肩下压量开始对焊缝进行焊接修补；本发明通过在焊接后的匙孔处塞入与母材相同材质的匙孔填充物，再使用无针型搅拌头对匙孔处对已有焊缝进行再次焊接修补，提高了匙孔填补质量，解决了焊缝和匙孔周围出现飞边和孔洞等问题。

技术领域

本发明涉及搅拌摩擦焊焊接领域，具体涉及一种塞入式匙孔修复搅拌摩擦焊方法。

背景技术

搅拌摩擦焊是由英国焊接研究所发明的一项新型固相连接焊接技术。搅拌摩擦焊具有接头质量高，焊缝不出现热裂纹等缺陷的优点；焊接成本低，无需保护气体；与其他焊接技术相比，搅拌摩擦焊操作安全、无飞溅污染等，焊接过程中被焊件由于被刚性固定，焊后不易产生变形。目前，搅拌摩擦焊被广泛应用于传统焊难以焊接的同种或异种材料的连接，并广泛应用于汽车、列车、造船和航空航天领域。铝合金和聚合物异质结构是满足结构性能和轻量化设计的双重标准。因其密度小、强度高、腐蚀性能好的特点，广泛应用于航空航天、轨道交通和船舶制造等领域。

搅拌摩擦焊中由于搅拌针的存在，在完成焊接尾端处将留下一个与搅拌针形状类似的匙孔。匙孔的存在会引起弱连接和应力集中效应，降低了焊缝的力学性能，也降低了焊缝的有效宽度。目前，搅拌摩擦焊匙孔修复的方法有：引出法、铆接法、熔焊填补法、摩擦塞焊法和半消耗组合搅拌头的填充式搅拌摩擦塞补焊法，引出法只是将匙孔的位置进行了转移，并且造成了材料的损失；铆接法属于机械连接，工件之间较难密封；熔焊填补法工艺要求较高，焊接后易出现气孔、裂纹、变形等缺陷；摩擦塞焊法需使用专门的摩擦塞焊设备，成本较高；半消耗组合搅拌头的填充式搅拌摩擦塞补焊法需不断更换搅拌头中的消耗性针。

发明内容

为了解决现有技术中存在匙孔填补质量差、焊缝和匙孔周围出现飞边和孔洞的问题，本发明提供了一种塞入式匙孔修复搅拌摩擦焊方法。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种塞入式匙孔修复搅拌摩擦焊方法，包括以下步骤：

步骤一：将金属板和聚合物板加工成需要的规格；

步骤二：将所述金属板与聚合物板上下搭接置于焊接台上，并用夹具夹紧；

步骤三：采用有针型搅拌头，以指定的旋转速度、焊接速度和第一轴肩下压量开始对板材进行焊接；

步骤四：焊接结束后，将匙孔填充物置于焊缝末端的匙孔中，所述匙孔填充物分为两部分，上部分为与所述金属板材质相同的圆盘，下部分为与所述聚合物板材质相同的圆柱形棒，所述圆柱形棒用于插入匙孔中，所述圆盘的直径大于圆柱形棒的直径；

步骤五：采用无针型搅拌头，以指定的旋转速度、焊接速度和第二轴肩下压量开始对焊缝进行焊接修补

进一步的，所述步骤三中，有针型搅拌头的旋转速度范围为600-1500r/min，焊接速度范围为30-500mm/min，第一轴肩压量范围为0.1mm-1mm。

进一步的，所述步骤三中，有针型搅拌头的搅拌针形状为圆柱形、圆锥形或带螺纹圆锥形。

进一步的，所述步骤三和步骤五中有针型搅拌头和无针型搅拌头的焊接机头倾角均为2°-5°，且均在匙孔处停留5s-20s。

进一步的，所述步骤四中，匙孔填充物上部分的圆盘上表面倾斜，下部分的圆柱形棒直径小于匙孔直径，且长度小于匙孔的轴向高度。

进一步的，所述步骤五中，无针型搅拌头的旋转速度范围为600-1200r/min，焊接速度范围为30-60mm/min，第二轴肩下压量范围为0.01mm-0.1mm。