一种改善回填式搅拌摩擦点焊接头表面凹痕缺陷的方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116021142A(43)申请公布日2023.04.28(21)申请号202211614392.1(22)申请日2022.12.13(71)申请人西北工业大学地址710072陕西省西安市友谊西路(72)发明人李文亚邹阳帆王卫兵(74)专利代理机构西安凯多思知识产权代理事务所(普通合伙)61290专利代理师云燕春(51)Int.Cl.B23K20/12(2006.01)B23K20/22(2006.01)B23K20/24(2006.01)B23K103/10(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称一种改善回填式搅拌摩擦点焊接头表面凹痕缺陷的方法(57)摘要本发明一种改善回填式搅拌摩擦点焊接头表面凹痕缺陷的方法，属于金属结构薄板材料点连接技术领域；具体步骤如下：预处理待焊区域，并在搭接上板的表面铺设铝箔；焊前预热；搅拌工具下压过程中将板材和铝箔充分混合；将充分混合后的材料进行回填；撤离搅拌工具；对焊接区域进行后处理。本发明通过在待焊板材上表面添加一定厚度的铝箔，焊后清除多余部分，来改善回填式搅拌摩擦点焊接头表面凹痕，降低焊点表面高度差，提高接头力学性能、耐腐蚀性能及使用寿命；有效解决了在回填式搅拌摩擦点焊过程中由于工具挤压和材料流失而引起的焊点上表面不平的问题。该方法工艺简单，生产效率高，易于批量生产应用。CN116021142ACN116021142A权利要求书1/2页1.一种改善回填式搅拌摩擦点焊接头表面凹痕缺陷的方法，其特征在于具体步骤如下：步骤1：预处理待焊区域，并在搭接上板的表面铺设与其材质相同的金属箔；步骤2：焊前预热；步骤3：搅拌工具下压过程中将板材和金属箔充分混合；步骤4：将步骤3充分混合后的材料进行回填；步骤5：撤离搅拌工具；步骤6：对焊接区域进行后处理。2.根据权利要求1所述一种改善回填式搅拌摩擦点焊接头表面凹痕缺陷的方法，其特征在于：所述步骤1中，待焊板材的材料为铝，金属箔为铝箔。3.根据权利要求1或2所述一种改善回填式搅拌摩擦点焊接头表面凹痕缺陷的方法，其特征在于：所述金属箔厚度取值满足条件：未加金属箔时点焊接头表面凹痕的体积等于添加金属箔后进入焊点的金属箔体积；即所述金属箔厚度为t，计算公式如下：其中，V是未加金属箔时点焊接头表面凹痕的体积，R是套筒的外环半径。4.根据权利要求1或2所述一种改善回填式搅拌摩擦点焊接头表面凹痕缺陷的方法，其特征在于：所述金属箔厚度t的取值范围是5.根据权利要求2所述一种改善回填式搅拌摩擦点焊接头表面凹痕缺陷的方法，其特征在于：所述步骤1中，在焊接开始前，用丙酮和乙醇将待焊区域的氧化物和油污清理干净，暴露出新鲜的材料表面；清理完成后，铺设铝箔，将厚度为t的铝箔铺设在搭接上板的表面，确保铝箔平整、无褶皱。6.根据权利要求5所述一种改善回填式搅拌摩擦点焊接头表面凹痕缺陷的方法，其特征在于：所述步骤2中，搅拌工具的搅拌针、套筒和压紧环下压，压紧环的作用主要是固定待焊板材，并防止待焊板材及铝箔在焊接过程中流出待焊区域；同时，搅拌针和套筒开始旋转摩擦铝箔，热量快速到达上板表面，对待焊板材进行初步预热。7.根据权利要求6所述一种改善回填式搅拌摩擦点焊接头表面凹痕缺陷的方法，其特征在于：所述步骤3中，套筒在旋转的同时向下移动，套筒下方的板材及铝箔受到旋转和挤压作用，实现充分混合；同时，搅拌针向上运动，套筒下方混合的塑性材料被挤入搅拌针上抽而形成的空腔内，进一步促进材料的充分混合。8.根据权利要求7所述一种改善回填式搅拌摩擦点焊接头表面凹痕缺陷的方法，其特征在于：所述步骤4中，与步骤3相反，搅拌针在旋转的同时向下移动，受到旋转和挤压作用，搅拌针下方的材料被挤入套筒回抽而形成的空腔内，完成回填。9.根据权利要求8所述一种改善回填式搅拌摩擦点焊接头表面凹痕缺陷的方法，其特征在于：所述步骤5中，搅拌针和套筒同时回到焊接初始位置后停止旋转，并和压紧环一起离开板材表面。10.根据权利要求9所述一种改善回填式搅拌摩擦点焊接头表面凹痕缺陷的方法，其特2CN116021142A权利要求书2/2页征在于：所述步骤6中，在搅拌工具撤离后，原处于搅拌针和套筒下方的铝箔在焊接过程中受到热力耦合作用，进入焊点，将其余部分的铝箔清除。3CN116021142A说明书1/4页一种改善回填式搅拌摩擦点焊接头表面凹痕缺陷的方法技术领域[0001]本发明属于金属结构薄板材料点连接技术领域，具体涉及一种改善回填式搅拌摩擦点焊接头表面凹痕缺陷的方法，应用于航空、航天、汽车和电子等众多工业领域。背景技术[0002]回填式搅拌摩擦点焊(refillfrictionstirspotwelding,RFSSW)技术由德国亥姆霍兹‑吉斯塔赫特材料与