[发明专利]超厚板铝合金型材搅拌摩擦焊焊接方法

摘要

超厚板铝合金型材搅拌摩擦焊焊接方法属于轨道车辆铝合金超厚板材的双面搅拌摩擦焊技术领域，该方法是针对厚度值达到84mm的铝合金厚板提出的双面预焊、双面对称设置预制孔、双面对称二次搅拌针插入及双面对称焊的固相连接FSW焊接新方法。本发明的方法不仅降低起焊点的锻压力，降低组对工装的生产制造难度和成本，提高焊接质量、精度和效率，还能有效克服闪缝、铝沫飞边阻挡视线等现象的发生，从而大幅提高搅拌摩擦焊的一次性全熔透加工的成功率，进而节约大量能源、资源和人力物力，提高生产效益，并创造可观的经济价值，其通过大量实践摸索总结出的最佳工艺参数指标，均系首创，效果理想。

主权项

1.超厚板铝合金型材搅拌摩擦焊焊接方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：/n步骤一：进行焊接前的工件清洁处理：用酒精对拼接缝隙的起始端的25mm范围进行表面清洁；再用不锈钢钢丝刷打磨并去除工件拼接缝隙表面的氧化膜；/n步骤二：进行焊接前的工件组对：将待组焊的两个铝合金厚板按焊接位置组对，使其二者拼接并形成缝隙，利用丝杠机构类的侧向顶紧夹具分别对两个工件的侧方顶紧，使待焊接的拼接缝隙的间隙值控制在0.5mm范围以内；/n步骤三：采用如下的第一组工艺参数，从超厚板铝合金型材的正面焊缝的起始端开始进行搅拌摩擦焊的预焊作业：/n搅拌头的参数为：轴肩直径20mm；搅拌针长度10mm，搅拌针根部直径10mm，搅拌针端部直径6mm，搅拌针采用右旋型搅拌针；/n机床加工参数为：焊接前倾角2.5度，沿焊缝方向的焊接速度为1000mm/min，转速为1200rpm；搅拌针沿竖直轴向进给速率以及搅拌针沿竖直轴向抬升速率均为30mm/min；/n当正面焊缝的预焊作业全部完成后，抬起搅拌头，并执行步骤四的预制孔加工作业：/n步骤四：采用如下的第二组工艺参数，从超厚板铝合金型材正面焊缝的起始端开始进行搅拌摩擦焊的预制孔设置过程：/n搅拌头的参数为：轴肩直径48mm；搅拌针长度43mm，搅拌针根部直径22mm，搅拌针端部直径11mm，搅拌针采用右旋型搅拌针；/n机床加工参数为：焊接前倾角2.5度，沿焊缝方向的焊接速度为150mm/min，转速为400rpm；/n焊接起始端，起焊位置距离工件端部的距离大于轴肩直径48mm，焊接用搅拌头逆时针旋转，搅拌针以沿竖直轴向10mm/min的进给速率缓慢扎入，当轴肩刚接触待焊工件表面时，搅拌针开始以10mm/min的轴向进给速率缓慢抬起，并形成深度为43mm的预制孔；清理待焊工件表面溢出孔外周围的铝沫飞边后结束预制孔的设置过程，并执行步骤五的正面焊缝的正式焊接作业：/n步骤五：采用步骤四所述的搅拌头，采用如下的第三组工艺参数，从预制孔的位置开始，继续进行正面焊缝搅拌摩擦焊正式焊作业，其具体包括如下子步骤：/n步骤5.1：采用如下的第三组工艺参数进行正面焊缝搅拌摩擦焊正式焊作业的第一阶段：/n搅拌头的参数为：轴肩直径48mm；搅拌针长度43mm，搅拌针根部直径22mm，搅拌针端部直径11mm，搅拌针采用右旋型搅拌针；/n机床加工参数为：焊接前倾角2.5度，沿焊缝方向的焊接速度为150mm/min，逆时针转速为400rpm；/n当正面焊缝搅拌摩擦焊正式焊作业第一阶段进行至焊接焊缝长度达到300-500mm时，正面焊缝搅拌摩擦焊正式焊作业的第一阶段结束，并开始第二阶段：/n步骤5.2：正面焊缝搅拌摩擦焊正式焊作业的第二阶段：/n启动水雾冷却系统，并继续按步骤5.1所述的第三组工艺参数对焊缝的剩余长度执行焊接作业，直至整条正面焊缝焊接完毕，将焊件自然冷却至室温；完成正面焊缝搅拌摩擦焊的全部正式焊作业；/n步骤六：翻转工件，并用组对工装对两个焊件进行重新装夹定位，使与正面焊缝相对应的背面拼接缝隙置于正常的焊接姿态，并利用丝杠机构类的侧向顶紧夹具分别对两个工件的侧方顶紧，使待焊接的背面拼接缝隙的间隙值控制在0.5mm范围以内；/n步骤七：进行背面焊缝焊接前的工件清洁处理：用酒精对拼接缝隙的起始端的25mm范围进行表面清洁；再用不锈钢钢丝刷打磨并去除工件拼接缝隙表面的氧化膜；/n步骤八：从超厚板铝合金型材的背面焊缝的起始端开始进行搅拌摩擦焊的预焊作业，其背面焊缝的起始端位于步骤三所述正面焊缝起始端的正下方，所采用的工艺参数，与步骤三所述的第一组工艺参数完全相同；/n步骤九：采用步骤四所述的第二组工艺参数，从超厚板铝合金型材背面焊缝的起始端开始进行搅拌摩擦焊的预制孔设置过程，在背面焊缝的起始端所形成的预制孔位于步骤四所述正面焊缝的预制孔的正下方；/n步骤十：采用步骤五所述的第三组工艺参数和方法，从背面焊缝的预制孔位置开始，继续进行背面焊缝搅拌摩擦焊正式焊作业，直至整条背面焊缝焊接完毕，将焊件自然冷却至室温，完成整个超厚板铝合金型材正、背双面焊缝的搅拌摩擦焊全部焊接作业。/n