[发明专利]一种异种金属搅拌摩擦焊接单面焊双面成形的方法

摘要

本发明公开了一种异种金属搅拌摩擦焊接单面焊双面成形的方法及装置，是在刚性支撑平台上固定高熔点金属和低熔点金属两种工件，使用搅拌头搅拌摩擦焊接，搅拌头偏向于低熔点金属一侧，搅拌针的旋转方向与焊接行进方向之间的关系为当高熔点金属位于焊接行进方向的左侧，低熔点金属位于焊接行进方向的右侧，则搅拌针为顺时间方向旋转。本发明利用现有设备改造，用较小的投入解决了铝铜、铝钢等异种金属间搅拌摩擦焊单面焊双面成形问题。采用手工操作为科研教学提供了极为便利、简洁的实验操作方式。

主权项

一种异种金属搅拌摩擦焊接单面焊双面成形的方法，是在刚性支撑平台（11）上固定高熔点金属和低熔点金属两种工件，使用搅拌头搅拌摩擦焊接，搅拌头偏向于低熔点金属一侧，其特征是：当搅拌针在低熔点金属侧偏置量达到0.5倍时，搅拌针基本全部处于低熔点金属一侧，搅拌针与高熔点金属侧面仅仅是摩擦过程，搅拌针的旋转方向与焊接行进方向之间的关系为：当高熔点金属位于焊接行进方向的左侧，低熔点金属位于焊接行进方向的右侧，则搅拌针为顺时间方向旋转；反之如果调换高熔点金属与低熔点金属位置或改变焊接行进方向，搅拌头的旋转方向都是相反的；在焊接过程中要始终使搅拌针穿透工件背面，实现穿孔焊接；加热塑性化的低熔点金属在搅拌针旋转带动下，塑性化的低熔点金属流向高熔点金属侧的焊接活化面，通过给搅拌针施加一定的侧向压力将塑性化的低熔点金属挤压到高熔点金属的活化面，在挤压的同时，旋转的搅拌针与高熔点金属活化面也进行着摩擦接触，在接触的过程中及时消除表面所生成的氧化膜，产生新鲜的高熔点金属面，满足了异种金属压力焊接的基本要求；在工件下面设有钢制软垫板（10），钢制软垫板（10）上面有与焊缝相对应的二级台阶凹槽，在二级台阶凹槽上的槽口中放有与低熔点金属材质相近的衬垫（4），衬垫（4）厚度为0.5～1mm，当搅拌针穿过焊接工件下压到衬垫上后，由于衬垫薄且下部预留间隙（7），使其有空间进行变形，减少了焊连到工件背面的可能性；搅拌头的搅拌针（3）主体为等径圆柱体，等径圆柱体长度与工件的厚度相等；在搅拌针底端中心有球形凸起，球形凸起的高度为0.5～１mm；刚性支撑平台（11）具有3～5°的倾斜角度；工件夹持机构为四个大力钳。