[发明专利]一种异种材料错配处理双道搅拌摩擦焊方法

权利要求书

1.一种异种材料错配处理双道搅拌摩擦焊接方法，其特征在于：所述方法是通过以下步骤实现的：

步骤一、焊前预加工：在焊接之前通过机械铣削的方法，将所需焊接的第一母材(3)和第二母材(4)进行焊前加工，第一母材(3)靠近对接处的上端面铣出台阶(3-2)，台阶(3-2)的深度d为0.3mm～0.5mm，台阶(3-2)的宽度a为4mm～14mm，同时对接面加工成与竖直方向呈右夹角β1的右斜面(3-1)，第二母材(4)的对接面加工成与竖直方向呈左夹角β2的左斜面(4-1)；

步骤二、清洗母材：铣削加工后，先使用超声清洗第一母材(3)和第二母材(4)，去除铣削碎屑，再采用丙酮擦拭第一母材(3)和第二母材(4)表面，去除油污及杂物；

步骤三、装夹定位：装夹时将第一母材(3)置于前进侧，第二母材(4)置于后退侧，右斜面(3-1)与左斜面(4-1)保持紧密接触；

步骤四、利用大尺寸轴肩的第一搅拌头(1)进行一次焊接：第一搅拌头(1)向低熔点的第二母材(4)一侧偏移，保证第一搅拌针(1-2)在第一母材(3)中的第一扎入量t1为0.1mm～0.3mm，第一轴肩(1-1)的第一压入量c1为0.1mm～0.2mm，之后第一搅拌头(1)沿焊接方向行进，对第一母材(3)与第二母材(4)进行一次搅拌摩擦焊接；

步骤五、更换小尺寸搅拌头，利用小尺寸轴肩的第二搅拌头(2)进行二次修复次焊接：第二搅拌头(2)向低熔点的第二母材(4)一侧偏移，保证第二搅拌针(2-2)在第一母材(3)中的第二扎入量t2为-1mm～0mm，第二轴肩(2-1)的第二压入量c2为0.2mm～0.3mm，之后第二搅拌头(2)沿焊接方向行进，对第一母材(3)与第二母材(4)进行二次搅拌摩擦焊接，至此，完成异种材料错配处理双道搅拌摩擦焊接。

2.根据权利要求1所述的异种材料错配处理双道搅拌摩擦焊接方法，其特征在于：所述步骤一中，所述第一母材(3)为钢或铜，所述第二母材(4)为铝合金或镁合金。

3.根据权利要求1或2所述的异种材料错配处理双道搅拌摩擦焊接方法，其特征在于：所述步骤一中，所述第一母材(3)和所述第二母材(4)的原始厚度b为3mm～8mm。

4.根据权利要求3所述的异种材料错配处理双道搅拌摩擦焊接方法，其特征在于：所述步骤一中，第一母材(3)上的右夹角β1与第二母材(4)上的左夹角β2相等，第一搅拌针(1-2 )上的搅拌针锥角α与第二搅拌针(2-2 )上的搅拌针锥角α相等，右夹角β1与搅拌针锥角α相等，即β1＝β2＝α，搅拌针锥角α为8°～15°。

5.根据权利要求4所述的异种材料错配处理双道搅拌摩擦焊接方法，其特征在于：所述步骤一中，所述右夹角β1的取值范围为8°～15°，所述左夹角β2的取值范围为8°～15°。

6.根据权利要求1所述的异种材料错配处理双道搅拌摩擦焊接方法，其特征在于：所述步骤一中，台阶(3-2)的宽度a比第一轴肩(1-1)的直径Φd2与第二轴肩(2-1)的直径Φd4之差小2mm，即a＝Φd2-Φd4-2。

7.根据权利要求1所述的异种材料错配处理双道搅拌摩擦焊接方法，其特征在于：所述步骤四中，第一搅拌头(1)的材料为工具钢、高速钢或硬质合金，所述步骤五中，第二搅拌头(2)的材料为工具钢、高速钢或硬质合金。

8.根据权利要求1或7所述的异种材料错配处理双道搅拌摩擦焊接方法，其特征在于：所述步骤四和步骤五中，第一搅拌头(1)的第一轴肩(1-1)和第二搅拌头(2)的第二轴肩(2-1)均为内凹形，内凹角γ为3°～10°。

9.根据权利要求8所述的异种材料错配处理双道搅拌摩擦焊接方法，其特征在于：所述步骤四中，第一搅拌针(1-2)和第二搅拌针(2-2)均为锥形带螺纹结构，第一搅拌针(1-2)的长度依据第一母材(3)的原始厚度b变化其取值范围为2.8mm～7.8mm，所述步骤五中，第二搅拌针(2-2)的长度依据第二母材(4)的原始厚度b变化其取值范围为2.8mm～7.8mm。

10.根据权利要求9所述的异种材料错配处理双道搅拌摩擦焊接方法，其特征在于：所述步骤四中，一次搅拌摩擦焊接时，第一搅拌头(1)的旋转速度为600r/min～2000r/min、焊接速度为50mm/min～300mm/min、焊具倾角为1.5°～2.5°；所述步骤五中，二次搅拌摩擦焊接时，第二搅拌头(2)的旋转速度为800r/min～3000r/min、焊接速度为50mm/min～200mm/min、焊具倾角为1.5°～2.5°。