一种用于铝-铜异种金属物混合连接的搅拌头及焊接工艺.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109623128A(43)申请公布日2019.04.16(21)申请号201811498215.5(22)申请日2018.12.07(71)申请人南京理工大学地址210094江苏省南京市孝陵卫200号(72)发明人周琦孙宏宇时孝东孙智鸣王克鸿周明马新蕊(74)专利代理机构南京理工大学专利中心32203代理人邹伟红(51)Int.Cl.B23K20/12(2006.01)B23K20/24(2006.01)B23K103/18(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图3页(54)发明名称一种用于铝-铜异种金属物混合连接的搅拌头及焊接工艺(57)摘要本发明涉异种金属焊接领域，具体为一种用于铝-铜异种金属物混合连接的搅拌头及焊接工艺。该搅拌头的搅拌针为圆柱状搅拌针，焊接过程中搅拌针边缘轮廓线与异种金属界面相切，搅拌针完全置于铝侧，且使铝合金位于后退侧。搅拌针带动铝侧金属流动且在挤压作用下铜侧金属发生原位变形使内部金属暴露出来，铜的内部金属与铝侧流动金属发生原子间接触，并在摩擦热以及挤压力的作用下扩散作用，最终实现冶金结合。搅拌针不直接作用在铜侧，从而避免了铝、铜之间的混合。CN109623128ACN109623128A权利要求书1/1页1.一种用于铝-铜异种金属无混合连接的搅拌头，其特征在于，包括夹持端(1)、轴肩搅拌针(5)，轴肩(2)设置有同心圆花样(3)，且搅拌针为圆柱状。2.如权利要求1所述的用于铝-铜异种金属无混合连接的搅拌头，其特征在于，搅拌针长度小于板厚0.3-0.5mm。3.如权利要求1所述的用于铝-铜异种金属无混合连接的搅拌头，其特征在于，搅拌头旋转速度在400-700rpm之间，焊接速度在40-80mm/min之间，搅拌头倾角为1-2.5°之间。4.一种用于铝-铜异种金属无混合连接的搅拌头的焊接工艺，其特征在于，该工艺步骤如下：步骤1：清洗异种金属板材并固定板材；步骤2：启动搅拌摩擦焊设备，调整搅拌头位置，先将搅拌端面中心点置于焊缝中心的正上方，再移动搅拌针使搅拌针完全置于铝侧，搅拌针边缘轮廓线与焊缝中心线相切，最后调整搅拌针边缘轮廓线与焊缝中心之间的距离，确定焊接位置；步骤3：设置焊接参数，进行焊接；步骤4：一侧焊接完毕后取下工件，用搅拌机和砂纸打磨焊缝两侧的金属飞边，防止焊缝两侧的挤出金属有超过金属表面情况的出现，打磨完毕后对工件背面再次清洗，去除焊接过程中高温作用形成的二次氧化膜；步骤5：重复步骤(2)和(3)，对试样的另一侧金属再次焊接；步骤6：板材两侧均焊接完成后，取下焊接试样，完成整个焊接过程。5.如权利要求4所述的用于铝-铜异种金属无混合连接的搅拌头的焊接工艺，其特征在于，步骤1具体步骤如下：采用酒精清洗异种金属板材表面以及界面界面的油污以及氧化物有碍焊接过程的物质，将清洗处理后的板材放置在工作台上，并通过压板及其他工装将板材固定在工作台上。6.如权利要求4所述的用于铝-铜异种金属无混合连接的搅拌头的焊接工艺，其特征在于，搅拌头旋转速度在400-700rpm之间，焊接速度在40-80mm/min之间，搅拌头倾角为1-2.5°之间。7.如权利要求4所述用于铝-铜异种金属无混合连接的搅拌头的焊接工艺，其特征在于，两次焊接过程均使铝置于前进侧，铜置于后退侧。2CN109623128A说明书1/6页一种用于铝-铜异种金属物混合连接的搅拌头及焊接工艺技术领域[0001]本发明属于焊接技术，具体涉及一种用于铝-铜异种金属物混合连接的搅拌头及焊接工艺。背景技术[0002]异种金属焊接相比于同种金属的焊接而言存在很大的困难，与同种金属的焊接不同的是，在进行异种金属焊接时，需要考虑这两种金属各自的特性以及这两种异种金属之间的冶金相容性、物理状态相似性、表面的张力状态等多方面因素。异种金属之间的电阻率、热膨胀系数、热导率以及熔点等存在很大的差异，而由于这种差异的存在，在焊接异种金属时，会产生与母材差异很大的区域，这些区域的存在会在很大程度上降低焊接接头的性能，除此之外，焊接过程中很容易出现脆性金属间化合物，最终导致异种金属的焊接相对比较复杂。[0003]搅拌摩擦焊接方法是一种固态塑化连接技术，自问世以来，搅拌摩擦焊在低熔点金属，尤其是铝合金的焊接领域获得广泛的应用。与其他焊接方法相比，搅拌摩擦焊接技术有下列特点：不产生熔化焊接缺陷、焊接变形小、操作简单、适用于多种材料和接头形式。搅拌摩擦焊具有许多熔化焊接方法无可比拟的优势，特别是它在焊接过程中焊缝金属不熔化即可形成焊缝，其特定的金属塑化温度小于一般金属的熔点，甚至小于一般的金属间化合物形成温度，能够很好的控制焊缝热影响区以及金属间化合物的形成。[0004]中国专利(101758329