[发明专利]一种同种/异种材料对接搅拌摩擦焊方法

说明书

本发明公开了一种同种/异种材料对接搅拌摩擦焊方法，包括以下步骤：步骤一：将第一板材和第二板材加工成需要的规格；步骤二：将第一板材和第二板材均沿一侧边缘铣削出相同的有楔角α的台阶结构；步骤三：将第一板材和第二板材按照楔角和台阶上下交错对接放置在工作台上，并用夹具夹紧；步骤四：启动搅拌头，开始对被焊板材一面的对接区域进行焊接；步骤五：焊接冷却后将被焊板材翻转，启动搅拌头，开始对被焊板材另一面的对接区域进行焊接；本发明通过将被焊板材边缘铣削处带有楔角的台阶结构，加工楔角对接后双面焊接，将搅拌头的搅拌针深入被焊板材下，避免了根部未焊透，被焊板材变形大的问题，方法简单，成本低。

技术领域

本发明涉及搅拌摩擦焊焊接领域，具体涉及一种同种/异种材料对接搅拌摩擦焊方法。

背景技术

随着航空航天、汽车船舶等领域的快速发展，对于结构设计的要求日益增加。同种或异种材料的连接，其结构可以满足不同情况下对于材料的要求。因此，同种或者异种材料的连接受到了各行各业的广泛关注。然而在实际应用工况下，同种或异种材料的连接因受外界或自身物理或化学性质的差异导致焊接性能较差，传统的焊接方法较难实现材料的优质焊接。而搅拌摩擦焊接技术作为新的固相连接技术，在同种或异种材料连接中发挥着巨大优势。

在铝合金与铝合金、铝合金与聚合物同种和异种材料的搅拌摩擦焊中，存在着许多急需解决的问题。例如：搅拌头磨损、焊缝表面成形质量差、焊缝表面出现飞边、隧道等缺陷。目前，同种或异种材料对接搅拌摩擦焊时常沿着对接缝处进行焊接，因此同种材料焊接后常会出现飞边、隧道状缺陷；而异种材料焊接后会出现焊接材料粘连搅拌头，促使焊缝表面成形质量差。

发明内容

为了解决现有技术中存在的同种或异种材料焊接过程中根部未焊合、焊后变形、裂纹等焊接缺陷问题，本发明提供了一种同种/异种材料对接搅拌摩擦焊方法。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：包括以下步骤：

步骤一：将第一板材和第二板材加工成需要的规格；

步骤二：将所述第一板材和第二板材均沿一侧边缘铣削出相同的带有楔角α的台阶结构；

步骤三：将所述第一板材和第二板材按照楔角和台阶上下交错对接放置在工作台上，并用夹具夹紧

步骤四：启动搅拌头，以指定的旋转速度、焊接速度和搅拌针的下压深度开始对被焊板材一面的对接区域进行焊接；

步骤五：焊接冷却后将被焊板材翻转，启动搅拌头，以指定的旋转速度、焊接速度和搅拌针的下压深度开始对被焊板材另一面的对接区域进行焊接。

进一步的，所述步骤二中台阶数量为两个，楔角α范围为45°-90°

进一步的，所述步骤五和步骤六中，搅拌头的旋转速度范围为600-1200r/min，焊接速度范围为60-100mm/min，焊接倾角为2°-5°。

进一步的，所述步骤四和步骤五中的搅拌针的下压深度均大于第一板材和第二板材上的台阶高度L。

进一步的，所述步骤四和步骤五中的搅拌头的轴肩直径D大于第一板材和第二板材对接放置的对接缝距离d。

进一步的，所述搅拌针形状为圆柱形、圆锥形或带螺纹的圆锥形。

进一步的，所述第一板材和第二板材均为铝合金板。

进一步的，所述第一板材为金属板，所述第二板材为聚合物板。

本发明的同种/异种材料对接搅拌摩擦焊方法，通过将被焊板材边缘铣削处带有楔角和台阶的结构，加工楔角对接后双面焊接，将搅拌头的搅拌针深入被焊板材下，避免了根部未焊透，被焊板材变形大的问题，方法简单，成本低。

附图说明

图1是本发明中有楔角和台阶的板材示意图。