專(zhuān)利名稱(chēng)：一種提高水下攪拌摩擦焊接接頭塑性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種攪拌摩擦焊接及改性處理方法。
背景技術(shù)：
在可熱處理強(qiáng)化鋁合金的攪拌摩擦焊接過(guò)程中，由于受到焊接熱循環(huán)的影響，使 得接頭內(nèi)部形成了一個(gè)硬度值低于母材的區(qū)域，即軟化區(qū)。軟化區(qū)的形成顯著降低了接頭 的力學(xué)性能。已有研究結(jié)果表明，采用水下攪拌摩擦焊接方法，通過(guò)利用水介質(zhì)強(qiáng)烈的吸熱 作用，可以有效提高接頭的抗拉強(qiáng)度，但同時(shí)降低了接頭的塑性。針對(duì)這一問(wèn)題，本發(fā)明提 出了 一種提高水下攪拌摩擦焊接接頭塑性的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種提高水下攪拌摩擦焊接接頭塑性的方法，以解決可熱處 理強(qiáng)化鋁合金水下攪拌摩擦焊接接頭存在塑性降低的問(wèn)題。本發(fā)明的方法是通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)的步驟一、焊前準(zhǔn)備將被焊工件放置于不 銹鋼墊板的上端面上，用卡具將被焊工件與不銹鋼墊板牢固定位，然后將水注入到水槽內(nèi)， 且水面高出被焊工件上端面30 50mm ；步驟二、工件焊接將焊具沿著被焊工件的對(duì)接面 進(jìn)行攪拌摩擦焊接，焊接參數(shù)為轉(zhuǎn)速400轉(zhuǎn)/分鐘 2000轉(zhuǎn)/分鐘、焊接速度50毫米/分 鐘 1000毫米/分鐘，形成連接焊縫；步驟三、一次改性處理將焊具退回到連接焊縫的起 始位置，然后向連接焊縫的一側(cè)偏移，一次偏移量與連接焊縫的寬度相等，從一次偏移后的 起始位置開(kāi)始進(jìn)行一次改性處理，一次改性處理行進(jìn)方向與連接焊縫的焊接方向相同，一 次改性處理參數(shù)與步驟二中的焊接參數(shù)相同，即轉(zhuǎn)速400轉(zhuǎn)/分鐘 2000轉(zhuǎn)/分鐘、焊接 速度50毫米/分鐘 1000毫米/分鐘，得到一道改性焊縫。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明通過(guò)一道或多道改性處理，將常規(guī)只含有連接焊縫 的接頭轉(zhuǎn)變成了既含有連接焊縫又含有一道或多道改性焊縫的接頭，由此增大了焊接接頭 的塑性變形能力，從而有效提高接頭的塑性。


圖1是本發(fā)明具體實(shí)施方式
五的結(jié)構(gòu)主剖視圖(圖1也是具體實(shí)施方式
一的步驟 示意圖)。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)的 步驟一、焊前準(zhǔn)備將被焊工件5放置于不銹鋼墊板2的上端面上，用卡具6將被焊工件5與 不銹鋼墊板2牢固定位，然后將水注入到水槽1內(nèi)，且水面高出被焊工件上端面30 50mm ； 步驟二、工件焊接將焊具7沿著被焊工件5的對(duì)接面進(jìn)行攪拌摩擦焊接，焊接參數(shù)為轉(zhuǎn)速 400轉(zhuǎn)/分鐘 2000轉(zhuǎn)/分鐘、焊接速度50毫米/分鐘 1000毫米/分鐘，形成連接焊縫A ；步驟三、一次改性處理將焊具7退回到連接焊縫A的起始位置0，然后向連接焊縫A的 一側(cè)偏移，一次偏移量tl與連接焊縫A的寬度b相等，從一次偏移后的起始位置0'開(kāi)始進(jìn) 行一次改性處理，一次改性處理行進(jìn)方向與連接焊縫A的焊接方向相同，一次改性處理參 數(shù)與步驟二中的焊接參數(shù)相同，即轉(zhuǎn)速400轉(zhuǎn)/分鐘 2000轉(zhuǎn)/分鐘、焊接速度50毫米/ 分鐘 1000毫米/分鐘，得到一道改性焊縫Bi。由于一道改性焊縫Bl與連接焊縫A所用 的工藝參數(shù)相同，因而改性處理不會(huì)對(duì)接頭強(qiáng)度產(chǎn)生影響，但改性焊縫的存在會(huì)增加接頭 的塑性變形能力，從而提高了接頭的塑性。
具體實(shí)施方式
二 結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的步驟一和步驟二中的 被焊工件5的材質(zhì)為鋁、鋁合金、鎂或鎂合金。其它步驟與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的步驟一中水面高出被 焊工件上端面30mm。其它步驟與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
四結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的步驟二中焊具7的轉(zhuǎn)速 為800轉(zhuǎn)/分鐘，焊接速度100毫米/分鐘。上述焊接參數(shù)為焊具7的最佳值。其它步驟 與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
五結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的步驟三中焊具7的轉(zhuǎn) 速為800轉(zhuǎn)/分鐘，焊接速度100毫米/分鐘。上述焊接參數(shù)為焊具7的最佳工藝參數(shù)值。 其它步驟與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
六結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的步驟三中的一次改性 處理過(guò)程與步驟二中的焊接過(guò)程應(yīng)連續(xù)進(jìn)行。這樣有利于提高改性效率。其它步驟與具體 實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式
七結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同 的是它還包括步驟四在一道改性焊縫Bl的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次改性處理將焊具7退回到連 接焊縫A的起始位置0，然后以連接焊縫A為對(duì)稱(chēng)中心，向一道改性焊縫Bl相對(duì)稱(chēng)的一側(cè) 偏移，二次偏移量t2與連接焊縫A的寬度b相等，從二次偏移后的起始位置0"開(kāi)始進(jìn)行 二次改性處理，二次改性處理行進(jìn)方向與連接焊縫A的焊接方向相同，二次改性處理參數(shù) 與步驟二中的焊接參數(shù)相同，即轉(zhuǎn)速400轉(zhuǎn)/分鐘 2000轉(zhuǎn)/分鐘、焊接速度50毫米/分 鐘 1000毫米/分鐘，得到二道改性焊縫B2 ；依次類(lèi)推，在二道改性焊縫B2的基礎(chǔ)上進(jìn)行 多道改性處理，每道改性焊縫相對(duì)于前一改性焊縫的偏移距離均與連接焊縫A的寬度b相 等。本實(shí)施方式能進(jìn)一步提高攪拌摩擦焊接接頭的塑性?？筛鶕?jù)接頭的塑性指標(biāo)選擇改性 道次，以滿(mǎn)足不同工況的需求。其它步驟與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
八結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的步驟四中焊具7的轉(zhuǎn)速 為800轉(zhuǎn)/分鐘，焊接速度100毫米/分鐘。上述焊接參數(shù)為焊具7的最佳值。其它步驟 與具體實(shí)施方式
七相同。
具體實(shí)施方式
九結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的步驟四中的二次改性 處理過(guò)程與步驟三中的一次改性處理過(guò)程應(yīng)連續(xù)進(jìn)行。這樣有利于提高改性效率。其它步 驟與具體實(shí)施方式
七相同。本發(fā)明的應(yīng)用實(shí)例(1)、以幾何尺寸為300mmX IOOmmX 7. 5mm的2219-T6鋁合金板為例，在水下環(huán)境
中進(jìn)行焊接和一次改性處理讓水面高出被焊鋁合金板上端面30mm，焊具7的轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分鐘，焊接速度100毫米/分鐘，焊接所得連接焊縫寬度為22mm，一道改性焊縫的寬 度為22mm。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2651-2008設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣，拉伸測(cè)試結(jié)果表明，只包含 連接焊縫的接頭斷后伸長(zhǎng)率為7. 6%，包含連接焊縫和一道改性焊縫的接頭斷后伸長(zhǎng)率為 12. 6%。由此可見(jiàn)，采用改性處理方法能夠顯著提高水下攪拌摩擦焊接接頭的塑性。
(2)、以幾何尺寸為300mmX100mmX7. 5mm的2219-T6鋁合金板為例，在水下環(huán)境 中進(jìn)行焊接、一次改性處理和二次改性處理讓水面高出被焊工件上端面30mm，焊具7的轉(zhuǎn) 速為800轉(zhuǎn)/分鐘，焊接速度100毫米/分鐘，焊接所得連接焊縫寬度為22mm，一道改性焊 縫的寬度為22mm，二道改性焊縫的的寬度為22mm。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2651-2008設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 拉伸試樣，拉伸測(cè)試結(jié)果表明，只包含連接焊縫的接頭斷后伸長(zhǎng)率為7. 6%，包含連接焊縫、 一道改性焊縫和二道改性焊縫的接頭斷后伸長(zhǎng)率為17.5%。由此可見(jiàn)，采用多道改性處理 方法更能顯著提高水下攪拌摩擦焊接接頭的塑性。
權(quán)利要求
一種提高水下攪拌摩擦焊接接頭塑性的方法，其特征在于所述方法是通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)的步驟一、焊前準(zhǔn)備將被焊工件(5)放置于不銹鋼墊板(2)的上端面上，用卡具(6)將被焊工件(5)與不銹鋼墊板(2)牢固定位，然后將水注入到水槽(1)內(nèi)，且水面高出被焊工件上端面30～50mm；步驟二、工件焊接將焊具(7)沿著被焊工件(5)的對(duì)接面進(jìn)行攪拌摩擦焊接，焊接參數(shù)為轉(zhuǎn)速400轉(zhuǎn)/分鐘～2000轉(zhuǎn)/分鐘、焊接速度50毫米/分鐘～1000毫米/分鐘，形成連接焊縫(A)；步驟三、一次改性處理將焊具(7)退回到連接焊縫(A)的起始位置(O)，然后向連接焊縫(A)的一側(cè)偏移，一次偏移量(t1)與連接焊縫(A)的寬度(b)相等，從一次偏移后的起始位置(O′)開(kāi)始進(jìn)行一次改性處理，一次改性處理行進(jìn)方向與連接焊縫(A)的焊接方向相同，一次改性處理參數(shù)與步驟二中的焊接參數(shù)相同，即轉(zhuǎn)速400轉(zhuǎn)/分鐘～2000轉(zhuǎn)/分鐘、焊接速度50毫米/分鐘～1000毫米/分鐘，得到一道改性焊縫(B1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種提高水下攪拌摩擦焊接接頭塑性的方法，其特征在于步 驟一和步驟二中的被焊工件(5)的材質(zhì)為鋁、鋁合金、鎂或鎂合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種提高水下攪拌摩擦焊接接頭塑性的方法，其特征在于步 驟一中水面高出被焊工件上端面30mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種提高水下攪拌摩擦焊接接頭塑性的方法，其特征在于步 驟二中焊具(7)的轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分鐘，焊接速度100毫米/分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種提高水下攪拌摩擦焊接接頭塑性的方法，其特征在于步 驟三中焊具(7)的轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分鐘，焊接速度100毫米/分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種提高水下攪拌摩擦焊接接頭塑性的方法，其特征在于步 驟三中的一次改性處理過(guò)程與步驟二中的焊接過(guò)程應(yīng)連續(xù)進(jìn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種提高水下攪拌摩擦焊接接頭塑性的方法，其特征在于所 述方法還包括步驟四，在一道改性焊縫(Bi)的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次改性處理將焊具(7)退回 到連接焊縫(A)的起始位置(0)，然后以連接焊縫(A)為對(duì)稱(chēng)中心，向一道改性焊縫(Bi)相 對(duì)稱(chēng)的一側(cè)偏移，二次偏移量(t2)與連接焊縫(A)的寬度(b)相等，從二次偏移后的起始 位置(0")開(kāi)始進(jìn)行二次改性處理，二次改性處理行進(jìn)方向與連接焊縫(A)的焊接方向相 同，二次改性處理參數(shù)與步驟二中的焊接參數(shù)相同，即轉(zhuǎn)速400轉(zhuǎn)/分鐘 2000轉(zhuǎn)/分鐘、 焊接速度50毫米/分鐘 1000毫米/分鐘，得到二道改性焊縫(B2)；依次類(lèi)推，在二道改 性焊縫(B2)的基礎(chǔ)上進(jìn)行多道改性處理，每道改性焊縫相對(duì)于前一改性焊縫的偏移距離 均與連接焊縫(A)的寬度(b)相等。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述一種提高水下攪拌摩擦焊接接頭塑性的方法，其特征在于步 驟四中焊具(7)的轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分鐘，焊接速度100毫米/分鐘。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述一種提高水下攪拌摩擦焊接接頭塑性的方法，其特征在于步 驟四中的二次改性處理過(guò)程與步驟三中的一次改性處理過(guò)程應(yīng)連續(xù)進(jìn)行。
全文摘要
一種提高水下攪拌摩擦焊接接頭塑性的方法，它涉及一種攪拌摩擦焊接及改性處理方法，以解決可熱處理強(qiáng)化鋁合金水下攪拌摩擦焊接接頭塑性降低的問(wèn)題。方法一、用卡具將被焊工件與不銹鋼墊板牢固定位，水槽中的水面高出被焊工件上端面30mm；二、將焊具沿著被焊工件的對(duì)接面進(jìn)行攪拌摩擦焊接，焊接參數(shù)為轉(zhuǎn)速800轉(zhuǎn)/分鐘、焊接速度100毫米/分鐘，形成連接焊縫；三、將焊具退回到連接焊縫的起始位置，然后向連接焊縫的一側(cè)偏移，一次偏移量與連接焊縫的寬度相等，從一次偏移后的起始位置開(kāi)始進(jìn)行一次改性處理，一次改性處理行進(jìn)方向與連接焊縫的焊接方向相同，焊具的轉(zhuǎn)速、焊接速度同步驟二，得到一道改性焊縫。本發(fā)明用于攪拌摩擦焊接。
文檔編號(hào)B23K20/12GK101934426SQ201010298529
公開(kāi)日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者于雷, 劉會(huì)杰, 張會(huì)杰, 張超群, 趙運(yùn)強(qiáng), 黃永憲 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)