[发明专利]一种夹头供电辅助复合式双轴动态搅拌摩擦焊接方法

摘要

一种夹头供电辅助复合式双轴动态搅拌摩擦焊接方法，采用正、负电极动态夹持头和导向预紧轮完成待焊工件装夹，通过直流开关电源给待焊工件内部提供高密度电流，对待焊工件接缝处的金属进行预热；将高速旋转的搅拌头扎入接缝两侧，通过轴肩对接缝处金属施加正压力，使接缝处的金属材料软化；搅拌头使接缝处的金属组织在搅拌作用下达到塑化状态，同时采用超声波激振器对塑化的金属进行微锻处理，使接缝处的金属组织晶粒细化；待焊工件随焊接工作台沿着接缝的方向进给，塑化的金属在搅拌头的搅拌及挤压作用下，不断填充到搅拌针移动后所形成的空腔中，并逐渐冷却凝固形成焊缝；本发明减轻搅拌头的磨损，增大焊接厚度，提高焊接速率，减少焊接缺陷。

主权项

1.一种夹头供电辅助复合式双轴动态搅拌摩擦焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：1)待焊工件的装夹：将第一待焊工件(1)和第二待焊工件(2)通过负极动态夹持头(3)、正极动态夹持头(4)、第一导向预紧轮(5)和第二导向预紧轮(6)装夹固定在焊接工作台上，使第一待焊工件(1)和第二待焊工件(2)只能随焊接工作台沿接缝方向移动；第一待焊工件(1)和第二待焊工件(2)之间为无间隙对接，第一导向预紧轮(5)和第二导向预紧轮(6)需要进行绝缘处理；2)待焊工件的预热：正极动态夹持头(4)、第二待焊工件(2)、第一待焊工件(1)、负极动态夹持头(3)通过导线(11)和直流开关电源(10)连接形成闭合电流回路，直流开关电源(10)上电，电流流过待焊工件内部产生电阻热，使第一待焊工件(1)和第二待焊工件(2)接缝处的金属材料软化；直流开关电源(10)提供500～2000A的电流，电压为3～20V；3)搅拌摩擦焊接：高速旋转的第一搅拌头(7)和第二搅拌头(8)分别扎入第一待焊工件(1)和第二待焊工件(2)接缝的两侧，轴肩(b)对接缝处施加顶锻压力，使接缝处的金属组织在搅拌头的搅拌作用下达到塑化状态，第一搅拌头(7)和第二搅拌头(8)的转速为500～1500转/分钟；同时，第一搅拌头(7)和第二搅拌头(8)上连接的超声波激振器(9)打开，沿第一搅拌头(7)和第二搅拌头(8)轴线A‑A方向对接缝处塑化的金属进行微锻处理，使焊缝处的金属组织晶粒得到细化；然后，第一待焊工件(1)和第二待焊工件(2)随焊接工作台沿着接缝的方向向前进给运动，进给速度为50～300mm/min，塑化的金属在第一搅拌头(7)和第二搅拌头(8)的搅拌及挤压作用下，不断填充到搅拌针(a)移动后所形成的空腔中，并逐渐冷却凝固形成最终焊缝(1‑2)，从而完成第一待焊工件(1)和第二待焊工件(2)接缝的搅拌摩擦焊接；所述的第一搅拌头(7)和第二搅拌头(8)设有搅拌针(a)和轴肩(b)，采用工具钢制作而成，其中轴肩(b)的端面为平面型，加热和软化被焊接材料、包拢塑化的金属并对焊缝施加顶锻压力，促使焊缝成形光滑平整，搅拌针(a)为锥形的且锥面上有凹槽，使处于高塑性状态的金属保持上下运动的同时，沿着搅拌针(a)从前向后流动。