[发明专利]一种回填式搅拌摩擦点焊方法

摘要

一种回填式搅拌摩擦点焊方法，其特点是，在工件上板焊点处设置圆形凸块；焊接时使搅拌头的压紧环与上板接触并包围凸块，搅拌针和套筒与凸块接触；伴随对压紧环外侧上板施加超声振动，通过套筒和搅拌针旋转使焊接区域材料塑化，然后套筒下扎穿透上板并扎入下板一定深度，搅拌针伴随套筒下扎回抽，套筒达到设计下扎深度后套筒和搅拌针移回初始位置，在初始位置继续旋转并下压，使焊接部位表面平整，搅拌头停止旋转后超声振动继续施加一定时间。该方法利用凸块补偿可消除焊后焊接部位出现的凹陷；通过超声振动可增强材料流动和上下板之间的材料交换，提高接头质量；焊后继续施加超声振动可减小焊接部位的残余应力。

主权项

1.一种回填式搅拌摩擦点焊方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、在待焊工件的上板（2）的焊点位置设置圆形凸块（1），该圆形凸块可在上板加工时预留或在焊接时外置；圆形凸块的高度可根据不同工件的上板和下板（3）的厚度及焊接过程中不同下压量所导致的材料损失量在0.1mm‑2mm范围内选取；准备搅拌摩擦点焊所用搅拌头：搅拌头包括搅拌针（4），套在搅拌针上的套筒（5）和套在套筒外的压紧环（6）；所述圆形凸块的直径与套筒的外径相同；步骤2、将待焊工件的上板和下板的焊接区域用砂纸打磨干净，然后将上板和下板的焊接区域上下搭接固定在工作台上；步骤3、将搅拌头移到上板和下板的待焊区域，使搅拌头的压紧环的下端面与上板的上表面接触，并包围所述圆形凸块，套筒和搅拌针的下端面与圆形凸块的上表面相接触；步骤4、将四个超声振动装置的超声振幅杆（7）与压紧环外侧的上板表面相接触，使超声波直接作用在上板表面的该区域，超声波的频率为20～80KHz、振幅为20～60μm，调整超声振幅杆与上板表面间的夹角，使其在横向和竖向的振动效果达到最大；步骤5、使搅拌头的套筒和搅拌针以100～7000rpm的转速旋转1～500s，使工件的焊接区域塑化；步骤6、工件的焊接区域塑化后，在保持搅拌针和套筒继续旋转的同时，使套筒以0.1～10mm/min的速度下扎，穿透上板并扎入下板一定深度，搅拌针则伴随套筒的下扎回抽，回抽速度与套筒内被套筒下扎挤入的塑化材料的上升速度相同；与此同时，压紧环以5～30kN的下压力压紧上板和下板，以防止塑化材料溢出；步骤7、当套筒达到设定下扎深度时停止下扎，搅拌针同时停止回抽；套筒和搅拌针以100～3000rpm的转速继续旋转0～5min，使工件的整个焊接区域得到充分加热，呈良好塑化状态；步骤8、然后使套筒和搅拌针以100～7000rpm的转速旋转，旋转的同时向其初始位置移动，此时套筒内被套筒向上挤入的塑性材料被搅拌针向下压入上板和下板接头部位；步骤9、套筒和搅拌针回到初始位置后原地继续旋转0～5min，然后使旋转的套筒和搅拌针一起下压，下压量与圆形凸块的高度相同，使套筒和搅拌针的下端面与上板的上表面持平；套筒和搅拌针继续旋转0～5min，使工件焊接部位表面成型平整；步骤10、搅拌头停止旋转并移走；超声振动装置继续施加1～1000s超声振动后亦移走，整个焊接过程到此结束。