一种搅拌摩擦点焊机和搅拌摩擦点焊方法.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CN106624344A(43)申请公布日2017.05.10(21)申请号201710057797.2(22)申请日2017.01.23(71)申请人沈阳航空航天大学地址110136辽宁省沈阳市道义经济开发区道义南大街37号(72)发明人岳玉梅姬书得周振鲁马琳张利国吕赞(74)专利代理机构沈阳东大知识产权代理有限公司21109代理人梁焱范象瑞(51)Int.Cl.B23K20/12(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种搅拌摩擦点焊机和搅拌摩擦点焊方法(57)摘要一种搅拌摩擦点焊机，其静止轴肩由单独一台电机驱动上下运动；静止轴肩的底部有由高热导率金属板材制成的底盖封闭的冷却介质通道。用该点焊机进行搅拌摩擦点焊时，电机通过驱动静止轴肩向下移动，对工件施压，用冷却介质对焊接区表面进行冷却；利用置于工件下部的超声波发生器使工件板面产生振动；使搅拌头转动并下扎穿透上板；搅拌头穿透上板后停留一定时间后回抽；静止轴肩待冷却介质继续施加一定时间后与工件脱离接触回撤；超声继续振动一定时间后停止。本发明的有益效果是：焊接区无二次钩状缺陷和变形，焊核底部材料流动加强，原子扩散行为改善，残余应力减小，接头力学性能好。CN106624344ACN106624344A权利要求书1/1页1.一种搅拌摩擦点焊机，包括安装在焊机机身(1)上的搅拌头(2)和置于搅拌头外部的静止轴肩(3)；其特征在于：所述静止轴肩由单独一台电机(4)通过传动装置驱动上下运动；静止轴肩的底部有由厚度为0.5—12mm的高热导率金属板材制成的静止轴肩底盖(17)封闭的冷却介质通道(18)。2.用权利要求1所述搅拌摩擦点焊机进行搅拌摩擦点焊的方法，包括以下步骤：步骤1、将待焊接工件的上板(11)和下板(12)以搭接的方式放在工作台(7)上，并固定好；步骤2、在工件焊接区域的下部设置超声振动装置，超声振动装置由超声发生器(16)、超声换能器和超声变幅杆(15)组成，其中超声变幅杆与工件的下板相接触；步骤3、用上述超声振动装置辅助进行搅拌摩擦点焊：电机通过传动装置驱动静止轴肩向下移动，当静止轴肩接触上板后给出1KN～50KN的下压力，以保证焊接过程中上板不会翘起，静止轴肩下压后，使冷却介质通过静止轴肩中的冷却介质通道，对焊接区表面进行冷却；然后开启超声发生器，根据工件的材质和厚度，超声波频率选取范围为20～80KZ，振幅选取范围为20～60μm，调节超声变幅杆与工件下板的夹角，使工件板面产生的振动最大；然后使搅拌头以100～7000转/分的转速转动并下扎穿透上板，同时静止轴肩压入工件0.1～0.5mm；搅拌头穿透上板后继续转动并停留0～500秒；然后搅拌头停止转动并以0.1～100mm/min速度回抽，此时静止轴肩与工件的上板继续保持接触，冷却介质继续施加0～200s；然后使静止轴肩回撤，回撤速度为0.1～100mm/min；超声振动装置自静止轴肩开始回撤起继续振动0～500s后停止振动，完成点焊全过程。2CN106624344A说明书1/3页一种搅拌摩擦点焊机和搅拌摩擦点焊方法技术领域[0001]本发明涉及搅拌摩擦焊接，特别是一种带有控冷静止轴肩的搅拌摩擦点焊机和使用该点焊机进行搅拌摩擦点焊的方法。背景技术[0002]搅拌摩擦点焊(Frictionstirspotwelding,FSSW)是在搅拌摩擦焊(Frictionstirwelding,FSW)基础上发展起来的固相点连接技术。因FSSW具有工艺简单、节能、焊接质量稳定、接头性能高、变形小等优点，在航空、航天、汽车、船舶等制造业具有广泛的应用前景。搅拌摩擦点焊包括三个过程：一、旋转搅拌头的下扎；二、下扎结束后停留一定时间；三、搅拌头回抽，完成焊接。[0003]用现有的搅拌摩擦点焊机和焊接工艺方法进行焊接，在搅拌头下扎过程与停留阶段，搅拌针尖端会出现材料聚集区，堆积的塑性材料会对搭接界面产生向上的挤压力，使得搭接界面向上弯曲，形成通常所说的二次钩状缺陷。二次钩状缺陷是影响搅拌摩擦点焊接头力学性能的重要因素，它是在搅拌针下扎至轴肩压入材料这一过程中产生的。在搅拌针下扎过程中，材料在螺纹的带动下由搅拌针底部向上流动，向上流动的材料会挤压上板与下板的接触面，导致搭接界面和上板向上翘曲；轴肩接触上板后，开始挤压上板向下移动，导致原来的界面“折断”，从而形成二次钩状缺陷。二次钩状缺陷的出现为裂纹的扩展增加了途径，对搅拌摩擦点焊接头的性能极为不利。发明内容[0004]为了去除二次钩状缺陷和提高搅拌摩擦点焊接头的性能，本发明提供一种搅拌摩擦点焊机和使用该点焊机进行搅拌摩擦点焊的方法。[0005]本发明提供的搅拌摩擦点焊机，包括安装在焊机机身上