[发明专利]一种随焊填充式无匙孔搅拌摩擦焊接方法

摘要

一种随焊填充式无匙孔搅拌摩擦焊接方法，焊接工具包括轴肩、插接在轴肩的中心通孔内的搅拌针及插接在搅拌针的中心通孔内的压杆，所述轴肩、搅拌针和压杆均为回转体，所述轴肩的中心通孔直径与搅拌针的外径相同，所述搅拌针的中心通孔直径与压杆的直径相同，所述搅拌针的下端部开设有螺纹，并沿水平方向开设有至少一个水平通孔。焊接方法包括：1.调整焊接工具相对位置；2.预装填充材料；3.焊接工具下压；4.进行焊接；5.匙孔填补；6.匙孔铣平。本发明的结构简单可靠、制造容易、使用效果好，生产效率高，能够有效地实现搅拌摩擦焊接缺陷的随焊消除及尾部匙孔的自动填补。

主权项

1.一种随焊填充式无匙孔搅拌摩擦焊接方法，其特征在于，该方法利用焊接工具进行焊接，其中，所述焊接工具包括轴肩(1)、插接在轴肩(1)的中心通孔(6)内的搅拌针(2)及插接在搅拌针(2)的中心通孔(4)内的压杆(3)，所述轴肩(1)、搅拌针(2)和压杆(3)均为回转体，其中所述轴肩(1)的中心通孔(6)直径与搅拌针(2)的外径相同，所述搅拌针(2)的中心通孔(4)直径与压杆(3)的直径相同，所述搅拌针(2)的下端部开设有螺纹(9)，并沿水平方向开设有至少一个水平通孔(5)，所述轴肩(1)、搅拌针(2)及压杆(3)分别与焊机相连并在焊机的驱动下实现旋转及移动；所述随焊填充式无匙孔搅拌摩擦焊接方法具体包括以下步骤：步骤一、调整焊接工具相对位置：将轴肩(1)及搅拌针(2)的下端面调节到同一水平面，根据被焊板材(8)的厚度T，调节压杆(3)的位置，使压杆(3)的下端面与搅拌针(2)的中心通孔(4)形成高度为H的空腔，H≥(D₁²‑D₂²)T/D₂²；其中，D₁为搅拌针(2)的外径，D₂为压杆(3)的直径；步骤二、预装填充材料：在搅拌针(2)的中心通孔(4)与压杆(3)形成的空腔内填入与被焊板材(8)相同材料且高度为H的棒状填充材料(7)，棒状填充材料(7)与搅拌针(2)的中心通孔(4)呈过盈配合连接，同时棒状填充材料(7)的上端面与压杆(3)的下端面紧密接触；步骤三、焊接工具下压：将焊接工具移至被焊板材(8)的上方，使焊接工具轴线与被焊板材(8)的对接面处于同一平面；启动焊机，使轴肩(1)、搅拌针(2)及压杆(3)分别以ω₁、ω₂及ω₃的转速开始旋转，同时焊接工具整体以V₁的速度下压；当轴肩(1)的下端面压入被焊板材(8)的上表面0～0.5mm的深度后，轴肩(1)停止向下运动，此时搅拌针(2)以V₂的速度下扎，同时压杆(3)以V₃的速度向上回抽，V₂/V₃≥D₂²/(D₁²‑D₂²)；当搅拌针(2)下扎距离为L时，搅拌针(2)及压杆(3)停止竖直方向运动，根据被焊板材(8)的厚度T，确定搅拌针(2)的下扎距离L＝0.95T～0.99T；步骤四、进行焊接：保持焊接工具旋转，焊接工具整体沿被焊板材(8)的对接面以V₄的速度运动，同时压杆(3)以V₅的速度旋转下压,V₅/V₄＝0.001～0.1；步骤五、匙孔填补：当焊接工具到达焊接终止点时，保持焊接工具旋转，此时搅拌针(2)以V₆的速度向上回抽，同时压杆(3)以V₇的速度下压，并满足V₆/V₇≤D₂²/(D₁²‑D₂²)；当搅拌针(2)回抽至其下端面与轴肩(1)下端面处于同一平面时，搅拌针(2)及压杆(3)停止竖直方向的运动；步骤六、匙孔铣平：保持焊接工具旋转，同时整体以V₈的速度沿被焊板材(8)的对接面方向运动，直至轴肩(1)的整体铣过匙孔初始位置后，焊接工具整体向上移动离开焊缝，焊接完成。