CN102218593B - 一种半圆槽形零件的搅拌摩擦焊接工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机械制造技术领域，具体涉及一种采用搅拌摩擦焊的方法来完成半圆槽形零件的搅拌摩擦焊接工艺方法。本发明方法的技术要点是：采用压板和螺栓组将底板和半圆槽形零件固定在工作台或是工作台和垫板上，然后，采用搅拌摩擦焊接，即搅拌头通过其自转同时沿半圆槽形零件的侧边纵向运动，分别在底板和半圆槽形零件两侧边重叠处的搅拌部分形成焊缝并完成焊线。本发明与现有的熔化极气体保护焊或钨极氩弧焊技术相比，能大大提高焊缝强度，减小焊接变形，焊缝成形美观，不需要焊后热处理，并极大的减轻劳动强度，对工人的操作技能要求不高。
Description
技术领域
本发明属于机械制造技术领域，具体涉及一种采用搅拌摩擦焊的方法来完成半圆槽形零件的搅拌摩擦焊接工艺方法。
背景技术
在很多的产品结构设计中都会涉及一种采用如图1所示的半圆槽形构件，它包括底板6和半圆槽形零件8。槽内一般设计为可以通过液体带走热量或起润滑作用。这种构件一般都会要求焊缝能承受一定的压力而不会漏液。这种半圆槽形构件一般都是焊接而成，所采用的焊接方法一般是熔化极气体保护焊或钨极氩弧焊，如图5所示，10为焊缝。
当这种半圆槽形构件采用铜合金或铝合金制作而成时，由于铜合金或铝合金的散热系数大，焊接引起的焊接变形较大，较容易产生缺陷且很难达到密封的要求，其焊缝的强度也只有母材的50％左右。
采用熔化极气体保护焊或钨极氩弧焊来焊接铜合金或铝合金等时，焊接环境污染大，工人劳动强度大，有时需焊前预热或焊后热处理，且对工人的劳动技能要求很高。
发明内容
本发明的目的是针对现在技术中存在的上述缺陷，提供一种半圆槽形金属零件的搅拌摩擦焊接工艺方法，它与现有的熔化极气体保护焊或钨极氩弧焊技术相比，能大大提高焊缝强度，减小焊接变形，焊缝成形美观，不需要焊后热处理，并极大的减轻劳动强度，对工人的操作技能要求不高。
本发明的半圆槽形零件的搅拌摩擦焊接工艺方法，是采用搅拌摩擦焊的方法来完成半圆槽形零件在底板上的焊接，它包括如下顺序的步骤：
（1）将底板置于工作台上，在底板的一侧边采用2组以上的压板和螺栓组将底板固定在工作台上；
（2）将半圆槽形零件覆置于底板上，在底板的另一侧边采用2组以上的压板和螺栓组将半圆槽形零件固定在工作台上；
（3）首先，在用压板和螺栓组将底板固定于工作台上的这一侧边的半圆槽形零件与底板的重叠处，采用搅拌摩擦焊接，即搅拌头通过其自转同时沿半圆槽形零件的侧边纵向运动，使底板和半圆槽形零件的搅拌部分形成一条焊缝并完成一条焊线；
（4）再将固定底板和固定半圆槽形零件的压板和螺栓组互换，将搅拌头移到另一侧边的半圆槽形零件与底板的重叠处，采用与步骤（3）相同的搅拌摩擦焊接，即搅拌头通过其自转同时沿半圆槽形零件的侧边纵向运动，使底板和半圆槽形零件的搅拌部分形成一条焊缝并完成另一条焊线；
（5）采用机加工的方法将两条焊缝的飞边去除以形成美观的焊缝。
为克服工作台中的一部分开口槽影响底板与半圆槽形零件的装配稳定性，也便于搅拌头在工作时的稳定性，步骤（1）中，在底板与工作台之间，增加一块垫板。
为使底板与半圆槽形零件焊接后的美观，步骤（2）中，在将半圆槽形零件覆置于底板上之前，在底板的与半圆槽形零件接触之处，加工为沉下一个半圆槽形零件边缘厚度的凹槽。
更具体地说，所述压板和螺栓组包括穿过垫板和/或工作台上通孔的螺栓，螺栓通过螺纹连接在压板上，压板一端通过支撑板支撑在垫板或工作台上，另一端压在底板上或是半圆槽形零件的顶部。
本发明的半圆槽形零件的搅拌摩擦焊接工艺方法，也可采用另一种类似的技术方案，它包括如下顺序的步骤：
（1）将底板置于工作台上，在底板的两侧边采用2组以上的压板和螺栓组将底板固定在工作台上；
（2）将半圆槽形零件覆置于底板上，用熔化极气体保护焊或钨极氩弧焊采用间隔焊的方法单点或多点点固焊，使半圆槽形零件初步固定在底板上；
（3）首先，在底板一侧边的半圆槽形零件与底板的重叠处，采用搅拌摩擦焊接，即搅拌头通过其自转同时沿半圆槽形零件的侧边纵向运动，使底板和半圆槽形零件的搅拌部分形成一条焊缝并完成一条焊线；
（4）再将搅拌头移到底板另一侧边的半圆槽形零件与底板重叠处，采用与步骤（3）相同的搅拌摩擦焊接，即搅拌头通过其自转同时沿半圆槽形零件的侧边纵向运动，使底板和半圆槽形零件的搅拌部分形成一条焊缝并完成另一条焊线；
（5）采用机加工的方法将两条焊缝的飞边去除以形成美观的焊缝。
本发明通过搅拌头使半圆槽形零件与底板的接触面搅拌摩擦产生高温，而熔为一体，既提高焊缝的抗拉强度，铝及铝合金焊缝抗拉强度可达到母材的80％以上；又可以大大地减少焊接变形，提高工作效率，降低生产成本；并缩小了本类结构件的体积；也有效的预防了长时间工作下的应力腐蚀产生。本发明为金属类的半圆槽形零件与底板的焊接成形提供了一种新的结构及搅拌摩擦焊接工艺。
附图说明
图1为半圆槽形构件的剖面结构示意图。
图2为采用搅拌摩擦焊接后的半圆槽形构件的剖面结构示意图。
图3为本发明的搅拌摩擦焊接工艺方法实施例的结构示意图。
图4为图3所示实施例的俯视图。
图5为现有技术焊接后的半圆槽形构件的结构示意图。
图6为本发明的搅拌摩擦焊接另一实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述。
参见图3，是本发明工艺方法的一个实施例的结构示意图。在图3中，先将垫板2置于工作台1上定位，再将底板6置于垫板2上，在底板6的左侧边，采用螺栓5穿插过工作台1和垫板2上的通孔后在压板4上拧紧，这样便通过支撑板3使压板4压住底板6使之固定在工作台1和垫板2上；参见图4，在底板6的左侧边，设有3组这样的压板和螺栓组。将半圆槽形零件8覆置于底板6上定位，在底板6的右侧边，也采用螺栓5穿插过工作台1和垫板2上的通孔后在压板4上拧紧，这样便通过支撑板3使压板4压住半圆槽形零件8的顶部使之固定在工作台1和垫板2上；参见图4，在底板6的右侧边，也设有3组这样的压板和螺栓组。首先，在底板6的左边与半圆槽形零件8的左边重叠处，搅拌头7通过自转和沿半圆槽形零件8的纵向运动，在底板6和半圆槽形零件8的搅拌部分形成一条焊缝并完成一条焊线。然后，再将左边固定底板6和右边固定半圆槽形零件8的三组压板和螺栓组互换，将搅拌头7移到底板6的右边需要搅拌摩擦焊的地方，搅拌头7也通过自转和沿半圆槽形零件8的纵向运动，在底板6和半圆槽形零件8的搅拌部分形成一条焊缝并完成另外一条焊线。由于焊接飞边的影响，在焊完两条焊缝后采用机加工的方法将焊缝飞边去除以形成美观的焊缝。
由图3可见，在底板6与半圆槽形零件8接触的地方，底板6被机加工去除掉一个半圆槽形零件8的边缘板厚的深度。图2是将底板6和半圆槽形零件8搅拌摩擦焊接后的剖面结构示意图，由图可见，搅拌摩擦焊缝9的上表面与底板6的上平面在一个平面上。这样，便达到了一个美观的效果。
参见图6，是本发明实施例的另外一种形式，图中所示，底板6的表面没有被机加工去除掉一个半圆槽形零件8的边缘板厚的深度。因些，本发明工艺方法的半圆槽形零件8与底板6焊接后产生的搅拌摩擦焊缝9也适合于这种结构形式。
参见图5，是现有技术中将底板6和半圆槽形零件8焊接后的结构示意图，由图可见，焊缝10完全在底板6的上平面之上。
本发明的半圆槽形零件的搅拌摩擦焊接工艺方法，也可采用另一种类似的技术方案，具体如下：
首先，将底板6置于工作台1或者是工作台1和垫板2之上，在底板6的两侧边采用2组以上的压板和螺栓组将底板6固定，所采用的压板和螺栓组与图3所示底板6左侧边的相同。然后，将半圆槽形零件8覆置于底板6上，用熔化极气体保护焊或钨极氩弧焊采用间隔焊的方法单点或多点点固焊，使半圆槽形零件8初步固定在底板上。在底板6左边的半圆槽形零件8与底板6的重叠处，搅拌头7通过其自转同时沿半圆槽形零件8的侧边纵向运动，使底板6和半圆槽形零件8的搅拌部分形成一条焊缝并完成一条焊线。再将搅拌头7移到半圆槽形零件8与底板6右边的重叠处，搅拌头7也通过其自转同时沿半圆槽形零件8的侧边纵向运动，使底板6和半圆槽形零件8的搅拌部分形成一条焊缝并完成另一条焊线。最后采用机加工的方法将两条焊缝的飞边去除以形成美观的焊缝。
Claims (8)
1.一种半圆槽形零件的搅拌摩擦焊接工艺方法，是采用搅拌摩擦焊的方法来完成半圆槽形零件在底板上的焊接，其特征在于包括如下顺序的步骤：
（1）将底板置于工作台上，在底板的一侧边采用2组以上的压板和螺栓组将底板固定在工作台上；
（2）将半圆槽形零件覆置于底板上，在底板的另一侧边采用2组以上的压板和螺栓组将半圆槽形零件固定在工作台上；
（3）首先，在用压板和螺栓组将底板固定于工作台上的这一侧边的半圆槽形零件与底板的重叠处，采用搅拌摩擦焊接，即搅拌头通过其自转同时沿半圆槽形零件的侧边纵向运动，使底板和半圆槽形零件的搅拌部分形成一条焊缝并完成一条焊线；
（4）再将固定底板和固定半圆槽形零件的压板和螺栓组互换，将搅拌头移到另一侧边的半圆槽形零件与底板的重叠处，采用与步骤（3）相同的搅拌摩擦焊接，即搅拌头通过其自转同时沿半圆槽形零件的侧边纵向运动，使底板和半圆槽形零件的搅拌部分形成一条焊缝并完成另一条焊线；
（5）采用机加工的方法将两条焊缝的飞边去除以形成美观的焊缝。
2.根据权利要求1所述的半圆槽形零件的搅拌摩擦焊接工艺方法，其特征在于：步骤（1）中，在底板与工作台之间，增加一块垫板。
3.根据权利要求1或2所述的半圆槽形零件的搅拌摩擦焊接工艺方法，其特征在于：步骤（2）中，在将半圆槽形零件覆置于底板上之前，在底板的与半圆槽形零件接触之处，加工为沉下一个半圆槽形零件边缘厚度的凹槽。
4.根据权利要求3所述的半圆槽形零件的搅拌摩擦焊接工艺方法，其特征在于：所述压板和螺栓组包括穿过垫板和/或工作台上通孔的螺栓，螺栓通过螺纹连接在压板上，压板一端通过支撑板支撑在垫板或工作台上，另一端压在底板上或是半圆槽形零件的顶部。
5.一种半圆槽形零件的搅拌摩擦焊接工艺方法，是采用搅拌摩擦焊的方法来完成半圆槽形零件在底板上的焊接，其特征在于包括如下顺序的步骤：
（1）将底板置于工作台上，在底板的两侧边采用2组以上的压板和螺栓组将底板固定在工作台上；
（2）将半圆槽形零件覆置于底板上，用熔化极气体保护焊或钨极氩弧焊采用间隔焊的方法单点或多点点固焊，使半圆槽形零件初步固定在底板上；
（3）首先，在底板一侧边的半圆槽形零件与底板的重叠处，采用搅拌摩擦焊接，即搅拌头通过其自转同时沿半圆槽形零件的侧边纵向运动，使底板和半圆槽形零件的搅拌部分形成一条焊缝并完成一条焊线；
（4）再将搅拌头移到底板另一侧边的半圆槽形零件与底板重叠处，采用与步骤（3）相同的搅拌摩擦焊接，即搅拌头通过其自转同时沿半圆槽形零件的侧边纵向运动，使底板和半圆槽形零件的搅拌部分形成一条焊缝并完成另一条焊线；
（5）采用机加工的方法将两条焊缝的飞边去除以形成美观的焊缝。
6.根据权利要求5所述的半圆槽形零件的搅拌摩擦焊接工艺方法，其特征在于：步骤（1）中，在底板与工作台之间，增加一块垫板。
7.根据权利要求5或6所述的半圆槽形零件的搅拌摩擦焊接工艺方法，其特征在于：步骤（2）中，在将半圆槽形零件覆置于底板上之前，在底板的与半圆槽形零件接触之处，加工为沉下一个半圆槽形零件边缘厚度的凹槽。
8.根据权利要求7所述的半圆槽形零件的搅拌摩擦焊接工艺方法，其特征在于：所述压板和螺栓组包括穿过垫板和/或工作台上通孔的螺栓，螺栓通过螺纹连接在压板上，压板一端通过支撑板支撑在垫板或工作台上，另一端压在底板上。
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