[发明专利]中空铝型材拼合圆弧板的搅拌摩擦焊接方法

摘要

中空铝型材拼合圆弧板的搅拌摩擦焊接方法属于轨道客车铝合金车体大型圆弧车顶板部件的焊接方法领域，该方法针对轨道客车铝合金车体车顶圆弧板部件的搅拌摩擦焊接，提出了一步反装、二步正装的组焊顺序和焊件组对间隙值的控制方法；同时，通过在铝合金中空挤压型材外表面临近焊缝位置设置增厚凸起，并且凸起宽度与搅拌针根部直径保持在95％与105％比例关系，以实现为了保证焊后工件尺寸二步正装预制反变形搅拌摩擦焊时，通过搅拌头的旋转挤压将增厚凸起金属全部填充在预制变形的弧形断面铝合金中空挤压型材外表面焊缝处产生的间隙内，并且搅拌摩擦焊不需额外的凸起金属打磨去除工作，本方法确保了弧形断面中空挤压型材铝合金产品部件的结构尺寸要求。

主权项

1.中空铝型材拼合圆弧板的搅拌摩擦焊接方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：步骤一：对工件和工装的预先设置，其具体包括如下子步骤：步骤1.1：对五块构成向上拱起的整体圆弧板外端面A所用的车顶圆弧板中空铝型材进行凸起结构设置，使各条焊缝拼合后其新的凸起结构(8)的总宽度值N是搅拌头(6)的搅拌针(6‑2)根部直径k的95％至105％，且新的凸起结构(8)的高度值D的范围是0.3‑0.5mm；步骤1.2：针对中空铝型材拼合圆弧板设计专用的搅拌摩擦焊正装工装和搅拌摩擦焊反装工装：步骤二：完成反装姿态下的搅拌摩擦焊接，其具体包括如下子步骤：步骤2.1：用步骤1.2所述搅拌摩擦焊反装工装对车顶圆弧板(1)的五块圆弧板材分别进行反装姿态下的固定组拼：将反装曲面支撑座模组阵列(5)布置于夹持工作台(3)的平台中部，且在反装姿态下的每一条凸起面焊缝的下方均布置一列沿焊缝方向且与该凸起面焊缝的曲率相对应的凹模支撑座；中间板(1‑3)的中线位置下方以及两块外侧板(1‑1)的外侧端部位置下方也均对应的布置一列沿焊缝方向的且匹配曲率的凹模支撑座；此后用两个外侧板垂向压紧器(3‑3)分别将其所对应的外侧板(1‑1)压紧，再分别利用夹层空腔固定座(3‑1)和夹层空腔丝杠顶紧座(3‑2)的相对端部从两侧对称插入对应的外侧板(1‑1)夹层空腔c的侧向开口结构内，并利用夹层空腔丝杠顶紧座(3‑2)施加水平的侧向顶紧力，从而完成对反装姿态下车顶圆弧板(1)五块圆弧板材的组拼固定作业；步骤2.2：对步骤2.1所述车顶圆弧板(1)上的且位于向上拱起的整体圆弧板内端面B上的各条内端面焊缝优先实施反装姿态下的搅拌摩擦焊接作业：使用步骤1.1所述的搅拌头(6)并利用搅拌摩擦焊工艺对两块双侧连接板(1‑2)与其各自所对应的同侧的外侧板(1‑1)完成焊接；步骤2.3：按照与步骤2.2完全相同的方法完成中间板(1‑3)分别与步骤2.2所述两个外侧小圆弧板上的各条内端面焊缝的焊接作业，从而完成车顶圆弧板的整体圆弧内端面B搅拌摩擦焊接；步骤三：完成正装姿态下的搅拌摩擦焊接，其具体包括如下子步骤：步骤3.1：将车顶圆弧板整体大部件翻转为正装姿态，并用步骤1.2所述的搅拌摩擦焊正装工装对其进行装夹固定：将正装曲面支撑座模组阵列(4)布置于夹持工作台(3)的平台中部，且在正装姿态下的每一条内端面焊缝的下方均布置一列沿焊缝方向的且与该内端面的曲率相对应的凸模支撑座；中间板(1‑3)的中线位置下方以及两块外侧板(1‑1)的外侧端部位置下方也均对应的布置一列沿焊缝方向的且匹配曲率的凸模支撑座；此后用两个外侧板垂向压紧器(3‑3)分别将其所对应的外侧板(1‑1)压紧，再分别利用夹层空腔固定座(3‑1)和夹层空腔丝杠顶紧座(3‑2)的相对端部从两侧对称插入对应的外侧板(1‑1)夹层空腔c的侧向开口结构内，并利用夹层空腔丝杠顶紧座(3‑2)施加水平的侧向顶紧力，再用中间压铁组(3‑4)压在中间板(1‑3)的中线上方，从而完成对正装姿态下的车顶圆弧板(1)的固定作业；步骤3.2：使步骤1.1所述的搅拌头(6)及搅拌摩擦焊工艺完成两块双侧连接板(1‑2)与其各自所对应的同侧外侧板(1‑1)所形成的凸起面焊缝的焊接作业，从而率先完成对两个外侧小圆弧板整体焊件上凸起面焊缝的搅拌摩擦焊接作业；步骤3.3：使步骤1.1所述的搅拌头(6)及搅拌摩擦焊工艺完成中间板(1‑3)分别与步骤3.2所述两个外侧小圆弧板整体焊件所形成的两道凸起面焊缝的焊接作业，从而完成对向上拱起的整体圆弧板外端面A的焊接作业，制得合格的车顶圆弧板1最终成品。