專利名稱：一種制造鋁合金汽車輪轂的攪拌摩擦焊方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種制造鋁合金汽車輪轂的攪拌摩擦焊方法，屬于攪拌摩擦 焊接技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
輪轂按材質(zhì)可以分為二大類鋼輪轂，鋁合金輪轂。鋁合金輪轂其優(yōu) 點(diǎn)是重量輕，制造精度高，強(qiáng)度大，慣性阻力小，散熱能力強(qiáng)，視覺(jué)效 果好等等。和鋼輪轂相比，鋁合金輪轂具有節(jié)能、安全、舒適等特點(diǎn)， 所以越來(lái)越多的汽車已經(jīng)把鋁合金輪轂列為標(biāo)準(zhǔn)配置。
鋁合金輪轂的制造方法主要有重力鑄造、鍛造、低壓精密鑄造。 重力鑄造法成本低而生產(chǎn)效率高，但是容易產(chǎn)生氣泡(砂眼)，密度 不均勻，表面平滑度不夠。鍛造法由于需要較精良的生產(chǎn)設(shè)備，而且成 品率只有五到六成，制造成本較高。低壓鑄造設(shè)備維護(hù)的成本高，能源 消耗大。
為了克服以上輪轂制造方法的缺陷，目前鋁合金輪轂一般采用分體成 形方式，即前輪輞整體鑄造，后輪輞通過(guò)板材料滾圓并焊接成形后，再 與前輪輞焊接在一起形成輪轂，所以，輪轂的成形質(zhì)量與焊接工藝有直 接的關(guān)系。現(xiàn)有的常規(guī)焊接工藝無(wú)法滿足要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足而設(shè)計(jì)提供了一種制造 鋁合金汽車輪轂的攪拌摩擦焊方法，其目的是通過(guò)攪拌摩擦焊焊接輪輞 的環(huán)縫和縱縫，消除了攪拌摩擦焊焊后尾孔，提高了整體的氣密性。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案本實(shí)現(xiàn)的
該種制造鋁合金汽車輪轂的攪拌摩擦焊方法，前輪輞整體鑄造，后輪 輞通過(guò)焊接待焊筒體縱縫成形，輪轂通過(guò)焊接前輪輞和后輪輞的環(huán)縫成 形，焊前待焊筒體的熱處理狀態(tài)為退火態(tài)，其特征在于該方法的步驟 是
(!)將待焊筒體裝夾在工裝夾具上，使摩擦焊攪拌頭與待焊筒體的縱 縫或環(huán)縫的焊接起點(diǎn)對(duì)中；(2) 將攪拌頭在動(dòng)力裝置的作用下高速旋轉(zhuǎn)插入到待焊筒體的縱縫或 環(huán)縫的焊接起點(diǎn)內(nèi)，攪拌頭的旋轉(zhuǎn)速度和插入的深度因待焊筒體的材料 及厚度而定；
(3) 攪拌頭沿待焊筒體的縱縫或環(huán)縫移動(dòng)進(jìn)行焊接，其中 對(duì)于縱縫的焊接，在縱縫尾端的沿長(zhǎng)線上設(shè)置了引焊板，攪拌頭沿縱
縫焊接行進(jìn)到引焊板上，再將攪拌頭提升出來(lái)，冷卻后從縱縫尾端切除 掉引焊板；
對(duì)于環(huán)縫的焊接，當(dāng)攪拌頭焊接行進(jìn)到環(huán)縫的尾端時(shí)，攪拌頭繼續(xù)沿 環(huán)縫行進(jìn)的同時(shí)，攪拌頭的軸肩的位置不變，攪拌頭的攪拌針逐漸收回，
(4)焊后熱處理，其工藝為固溶處理+人工時(shí)效。
焊接縱縫時(shí)，為了消除焊后匙孔，施加了引悍板，將匙孔留在引焊板 —匕，然后將引焊板割掉。悍接環(huán)縫時(shí)候，將攪拌針回抽來(lái)消除尾孔。通 過(guò)焊前和焊后熱處理規(guī)范有效地提高焊接質(zhì)量，改善焊接工藝。


圖1為本發(fā)明筒體縱縫焊接示意圖
圖2為本發(fā)明筒體環(huán)縫焊接示意圖
圖3為本發(fā)明消除環(huán)縫焊接后尾孔的示意圖
具體實(shí)施例方式
以下將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一歩地詳述 參見(jiàn)附圖1 3所示，該種制造鋁合金汽車輪轂的攪拌摩擦焊方法， 前輪輞整體鑄造，后輪輞通過(guò)焊接待焊筒體1縱縫成形，輪轂通過(guò)焊接 前輪輞和后輪輞的環(huán)縫成形，焊前待焊筒體1的熱處理狀態(tài)為退火態(tài)， 其特征在于該方法的步驟是
(1) 將待焊筒體1裝夾在工裝夾具上，用來(lái)壓緊后輪輞的加工筒體件，
再將其安裝在一個(gè)三坐標(biāo)定位裝置上，使摩擦焊攪拌頭2與待焊筒體1
的縱縫6或環(huán)縫7的焊接起點(diǎn)對(duì)中；
(2) 將攪拌頭2在動(dòng)力裝置的作用下高速旋轉(zhuǎn)插入到待焊筒體1的縱 縫6或環(huán)縫7的焊接起點(diǎn)內(nèi)，攪拌頭2的旋轉(zhuǎn)速度和插入的深度因待焊 筒體l的材料及厚度而定；
(3) 攪拌頭2沿待焊筒體1的縱縫6或環(huán)縫7移動(dòng)進(jìn)行焊接，在攪拌頭的摩擦和擠壓的作用下，焊接材料軟化發(fā)生塑性流動(dòng)，在軸肩4的作 用下塑性金屬不會(huì)外溢，沿著焊縫向后移動(dòng)，在軸肩4和焊接材料表面 的緊密貼合下完成焊接，其中
對(duì)于縱縫6的焊接，在縱縫6尾端的沿長(zhǎng)線上設(shè)置了引焊板5，攪拌 頭2沿縱縫6焊接行進(jìn)到引焊板5上，再將攪拌頭2提升出來(lái)，冷卻后 從縱縫6尾端切除掉引炸板5;
對(duì)于環(huán)縫7的焊接，當(dāng)攪拌頭2焊接行進(jìn)到環(huán)縫7的尾端時(shí)，焊件又 轉(zhuǎn)到起點(diǎn)位置，攪拌頭2繼續(xù)沿環(huán)縫7行進(jìn)的同時(shí)，攪拌頭2的軸肩4 的位置不變，攪拌頭2的攪拌針3逐漸收回，收回的速度是5 15mm/min， 由此攪拌針3實(shí)現(xiàn)回抽動(dòng)作消除焊后匙孔，直到攪拌針從焊縫中抽出為 止完成環(huán)縫6的焊接。
(4)焊后熱處理，其工藝為固溶處理+人工時(shí)效，固溶處理規(guī)范535 。C保溫50min+水淬，水淬要求水溫不大于30°C;人工時(shí)效規(guī)范20CTC 保溫5h+空冷。
以下是采用本發(fā)明技術(shù)方案對(duì)材料為6063鋁合金的輪轂進(jìn)行制造的 相關(guān)技術(shù)參數(shù)
焊接厚度t=6 5mm 攪拌頭下壓力F二2 2.5T 攪拌頭轉(zhuǎn)速"F500rpm 攪拌頭扎入深度h=t-0. 1 縱縫時(shí)工件移動(dòng)速度v=200mm/min 環(huán)縫時(shí)工件旋轉(zhuǎn)速度co^v/jid 回抽攪拌針移動(dòng)速度v=5 15ran/min
經(jīng)檢驗(yàn)，輪轂的質(zhì)量滿足技術(shù)要求。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方 案具有加工成本低、整體結(jié)構(gòu)的氣密性好、通過(guò)焊前焊后處理得到性能 優(yōu)良的接頭。
權(quán)利要求
1. 一種制造鋁合金汽車輪轂的攪拌摩擦焊方法，前輪輞整體鑄造，后輪輞通過(guò)焊接待焊筒體(1)縱縫成形，輪轂通過(guò)焊接前輪輞和后輪輞的環(huán)縫成形，焊前待焊筒體(1)的熱處理狀態(tài)為退火態(tài)，其特征在于該方法的步驟是(1)將待焊筒體(1)裝夾在工裝夾具上，使摩擦焊攪拌頭(2)與待焊筒體(1)的縱縫(6)或環(huán)縫(7)的焊接起點(diǎn)對(duì)中；(2)將攪拌頭(2)在動(dòng)力裝置的作用下高速旋轉(zhuǎn)插入到待焊筒體(1)的縱縫(6)或環(huán)縫(7)的焊接起點(diǎn)內(nèi)，攪拌頭(2)的旋轉(zhuǎn)速度和插入的深度因待焊筒體(1)的材料及厚度而定；(3)攪拌頭(2)沿待焊筒體(1)的縱縫(6)或環(huán)縫(7)移動(dòng)進(jìn)行焊接，其中對(duì)于縱縫(6)的焊接，在縱縫(6)尾端的沿長(zhǎng)線上設(shè)置了引焊板(5)，攪拌頭(2)沿縱縫(6)焊接行進(jìn)到引焊板(5)上，再將攪拌頭(2)提升出來(lái)，冷卻后從縱縫(6)尾端切除掉引焊板(5)；對(duì)于環(huán)縫(7)的焊接，當(dāng)攪拌頭(2)焊接行進(jìn)到環(huán)縫(7)的尾端時(shí)，攪拌頭(2)繼續(xù)沿環(huán)縫(7)行進(jìn)的同時(shí)，攪拌頭(2)的軸肩(4)的位置不變，攪拌頭(2)的攪拌針(3)逐漸收回，收回的速度是5～15mm/min；(4)焊后熱處理，其工藝為固溶處理+人工時(shí)效。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造鋁合金汽車輪轂的攪拌摩擦焊方法， 其特征在于焊后熱處理的規(guī)范為固溶處理規(guī)范535"C保溫50min+ 水淬，水淬要求水溫不大于3(TC;人工時(shí)效規(guī)范20(TC保溫8h+空冷。
全文摘要
本發(fā)明是一種制造鋁合金汽車輪轂的攪拌摩擦焊方法，它完成了后輪輞的縱縫焊接成形。為防止焊后尾孔留在輪輞上，該方法采用同種材質(zhì)的引焊板，將焊后尾孔留在引焊板上。在焊接前輪輞和后輪輞連接位置的環(huán)縫時(shí)，利用攪拌頭可回抽的焊接裝置消除匙孔。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案具有加工成本低、整體結(jié)構(gòu)的氣密性好、通過(guò)焊前焊后處理得到性能優(yōu)良的接頭。
文檔編號(hào)B23K20/12GK101530948SQ20091013088
公開(kāi)日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2009年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月17日
發(fā)明者孫年俊, 光 李, 李從卿, 鵬 柴, 欒國(guó)紅, 珊 王 申請(qǐng)人:中國(guó)航空工業(yè)第一集團(tuán)公司北京航空制造工程研究所