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    重庆时时彩走势五星: 一种适用于钛铝异质材料的插销增强搅拌摩擦点焊方法.pdf

    摘要
    申请专利号:

    重庆时时彩单双窍门 www.4mum.com.cn CN201910010125

    申请日:

    20190103

    公开号:

    CN109623133A

    公开日:

    20190416

    当前法律状态:

    公开

    有效性:

    审中

    法律详情: 公开
    IPC分类号: B23K20/12;B23K20/22 主分类号: B23K20/12;B23K20/22
    申请人: 南昌航空大学
    发明人: 邓怀波;赵苏顺;陈玉华;刘浩;李树寒;陈超;许明方;季迪
    地址: 330063 江西省南昌市丰和南大道696号
    优先权:
    专利代理机构: 36111 代理人: 刘凌峰
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201910010125

    授权公告号:

    法律状态公告日:

    20190416

    法律状态类型:

    公开

    摘要

    本发明公开了一种适用于钛铝异质材料的插销增强搅拌摩擦点焊方法,采用钻床将3mm的钛板和铝板搭接位置预制直径6mm销孔,其中钛板预制通孔,铝板预制盲孔;用砂纸打磨板材的接触面和孔内侧以及钛销表面,去除表面杂质层,裸露出板材本质原子,销材质与钛板同质,钛销长度大于销孔深1?2mm;在钛板和铝板点焊搭接位置填加钎料,钎料选取0.1mm钎焊层,均匀铺置钛板和铝板间的销孔及销孔周围,范围一般大于轴肩直径3?5mm;钛销与销孔配合,将钛销从钛板销孔插至铝板销孔;钛板在上、铝板在下,钛销与搅拌针同轴,采用带有微型搅拌针的搅拌头焊接。本发明优点:缩短焊接时间,提高焊接效率,消除传统搅拌摩擦焊的匙孔和“hook”缺陷,提高结构强度。

    权利要求书

    1.一种适用于钛铝异质材料的插销增强搅拌摩擦点焊方法,其特征在于,包括钛销(1)、焊接母材材料,焊接母材材料包括铝板(2)、钎焊层(3)、钛板(4)、带微型搅拌针的搅拌头(5),带微型搅拌针的搅拌头(5)设于钛板(4)上端,所述钛销(1)与钛板(4)经过带微型搅拌针的搅拌头(5)作用形成固相连接,钛销(1)与铝板(2)之间形成钎焊连接或固相连接,铝板(2)与钛板(4)之间通过钎焊层(3)形成钎焊连接,步骤包括如下: a)、采用钻床将3mm的钛板(4)和铝板(2)搭接位置预制直径6mm销孔,其中钛板(4)预制通孔,铝板(2)预制盲孔;用砂纸打磨板材的接触面和孔内侧以及钛销(1)表面,去除表面杂质层,裸露出板材本质原子,销材质与钛板(4)同质,钛销(1)长度大于销孔深1-2mm; b)、在钛板(4)和铝板(2)点焊搭接位置填加钎料,钎料选取0.1mm钎焊层(3),均匀铺置钛板(4)和铝板(2)间的销孔及销孔周围,范围一般大于轴肩直径3-5mm;钛销(1)与销孔配合,将钛销(1)从钛板(4)销孔位置,用榔头敲击至铝板(2)的销孔至紧固; c)、钛板(4)设于铝板(2)上方,且钛销(1)与搅拌针同轴,装夹紧固,采用带有微型搅拌针的搅拌头(5)焊接。 2.根据权利要求1所述的适用于钛铝异质材料的插销增强搅拌摩擦点焊方法,其特征在于,所述步骤c)的具体参数为旋转速度750r/min,下压量0.15-0.2mm,焊接时间40s。 3.根据权利要求1所述的适用于钛铝异质材料的插销增强搅拌摩擦点焊方法,其特征在于,所述带微型搅拌针的搅拌头(5)中搅拌头的轴肩内凹,凹槽下部内置微型搅拌针。 4.根据权利要求3所述的适用于钛铝异质材料的插销增强搅拌摩擦点焊方法,其特征在于,所述微型搅拌针直径不超过钛销(1)外径,微型搅拌针针长不超过搅拌头轴肩内凹槽的深度。

    说明书


    一种适用于钛铝异质材料的插销增强搅拌摩擦点焊方法
    技术领域


    本发明涉及插销增强复合连接领域,特别是涉及一种钛铝异质材料的插销增强搅
    拌摩擦点焊方法。


    背景技术


    随着工业发展的需要,以及节能减排、环境友好型工业进程新需求,对材料结构的
    性能要求,以及同一结构不同部位不同性能的多材料新结构需求日益增加,尤其对高比强
    度钛铝异质材料的连接。铝合金在航空航天、汽车工业等的大量使用,能减轻产品结构的质
    量,对绿色工业的实现具有重要意义。但必要的承力结构依然不能被铝及铝合金代替,这就
    面临着异质材料的连接及焊接,钛铝异质材料的焊接成为焊接领域亟待解决的关键问题。


    众所周知,钛铝异质材料的焊接,采用传统的焊接方法如弧焊(TIG,MIG等)、激光
    焊、电子束等方法,焊接接头极易产生脆性金属间化合物,造成接头强度不高。因此,对于钛
    铝异质材料的焊接结构工业应用极为不利,也大大阻碍了产品轻量化设计的进行。


    当下较先进的固相焊接技术如搅拌摩擦焊技术,对铝及铝合金、镁及镁合金、铜及
    铜合金等焊接取得很大的成果与突破,由于搅拌摩擦焊焊接过程中,焊缝材料不发生熔化
    而大大降低了金属间化合物的产生,从而提高了焊接接头抗拉强度。但对于钛铝异质材料
    的焊接,由于两种材料本身化学成分差异明显,且导热、硬度、韧性等性能差异较大,在搅拌
    摩擦焊接过程中,依然较难实现高强度异质材料焊接接头(特别是铝合金和钛合金)。并且,
    对于搭接点焊接头独特的焊接接头形式,将铝合金置于上部,钛合金置于下部实现搭接焊
    接接头的搅拌摩擦焊焊接技术同样难以实现钛铝异质材料高强度搭接点焊接头。其原因在
    于:铝合金硬度低,在搅拌头轴肩的摩擦挤压下很容易软化,有针搅拌头焊后匙孔对铝板减
    薄严重造成接头强度低,同时易产生“hook”缺陷,恶化接头强度;无针搅拌磨擦焊难以实现
    钛板在下、铝板在上的钛铝搭接接头界面有效结合,且大量钛铝金属间化合物影响接头强
    度;因此有人提出钎焊辅助搅拌摩擦焊,在传统搅拌摩擦焊的基础上,增加了钎焊层,阻隔
    钛铝接触形成钛铝金属间化合物,同时增大了接头承力面积,提高了接头强度,但有针搅拌
    头点焊搭接结构依然存在“hook”缺陷,并且虽然接头强度有所提高,但依然不理想。综上所
    述提高钛铝异质材料搭接点焊接头需要解决以下问题:一、克服有针搅拌头在搭接点焊结
    构中产生的匙孔;二、消除有针搅拌头搭接点焊结构的“hook”缺陷;三、降低脆性钛铝金属
    间化合物的生成;四、提高钛铝搭接点焊结构强度。


    基于上述问题,要实现钛铝异质材料搭接点焊接头,需要改进现有焊接方法,才能
    实现钛铝异质材料搭接点焊接头。本发明的关键创新在于,采用插销增强搅拌摩擦点焊方
    法实现钛铝异质材料搭接焊接接头;带微型搅拌针的搅拌头和插销结合使用,消除传统搅
    拌摩擦焊的匙孔和“hook”缺陷,且很大程度提高了结构强度。该方法能达到较高强度的搭
    接点焊结构如本实施例中的铝合金与钛合金(TC4)搭接点焊结构形式,具有巨大工业应用
    价值。


    发明内容


    为了解决上述技术问题,本发明提供了一种适用于钛铝异质材料的插销增强搅拌
    摩擦点焊方法。


    本发明采用如下技术方案:一种适用于钛铝异质材料的插销增强搅拌摩擦点焊方
    法,包括钛销、焊接母材材料,焊接母材材料包括铝板、钎焊层、钛板、带微型搅拌针的搅拌
    头,带微型搅拌针的搅拌头设于钛板上端,带有微型搅拌针的搅拌头作用于钛板产生热量,
    所述钛销与钛板经过带微型搅拌针的搅拌头作用形成固相连接,钛销与铝板之间形成钎焊
    连接或固相连接,高温使钎焊层熔化,使得铝板与钛板之间通过钎焊层形成钎焊连接,最终
    实现钛板、铝板点焊搭接结构,步骤包括如下:


    a)、采用钻床将3mm的钛板和铝板搭接位置预制直径6mm销孔,其中钛板预制通孔,
    铝板预制盲孔;用砂纸打磨板材的接触面和孔内侧以及钛销表面,去除表面杂质层,裸露出
    板材本质原子,销材质与钛板同质,钛销长度大于销孔1-2mm;


    b)、在钛板和铝板点焊搭接位置填加钎料,钎料选取0.1mm钎焊层,均匀铺置钛板
    和铝板间的销孔及销孔周围,范围一般大于轴肩直径3-5mm;钛销与销孔配合,将钛销从钛
    板销孔位置,用榔头敲击至铝板的销孔至紧固;


    c)、钛板设于铝板上方,且钛销与搅拌针同轴,装夹紧固,采用带有微型搅拌针的
    搅拌头焊接。


    优选地,所述步骤c)的具体参数为旋转速度750r/min,下压量0.15-0.2mm,焊接时
    间40s。


    优选地,所述带微型搅拌针的搅拌头中搅拌头的轴肩内凹,凹槽下部内置微型搅
    拌针。


    优选地,所述微型搅拌针直径不超过钛销外径,微型搅拌针针长不超过搅拌头轴
    肩内凹槽的深度。


    与现有技术相比,本发明具有的优点:(1)采用带有微型针搅拌头解决有针搅拌头
    产生的匙孔和“hook”缺陷;(2)采用插销增强方式提高单一钎焊辅助搅拌摩擦焊接头强度,
    钛板与销固相连接,铝板与销钎焊或固相焊连接,铝板与钛板之间钎焊连接,克服单一搅拌
    摩擦焊接搭接点焊接头承力面积小,匙孔和“hook”缺陷,承力形式单一等不足;(3)铝板为
    较低熔点材料,钛板为较高熔点材料,轴肩与钛板摩擦产热量大,更短时间达到钎料熔化发
    生冶金反应的温度,缩短焊接时间,提高焊接效率。


    附图说明


    图1是本发明一种适用于钛铝异质材料的插销增强搅拌摩擦点焊方法的示意图。


    附图标记说明:1、钛销 2、铝板 3、钎焊层 4、钛板 5、带微型搅拌针的搅拌头。


    具体实施方式


    下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述,以使本发明的优点和特征能
    更易于被本领域技术人员理解,从而对本发明的?;し段ё龀龈宄魅返慕缍?。


    实施例


    所述带微型搅拌针的搅拌头(5)采用传统内凹无倾角搅拌头,内凹深度0.5mm,内
    凹内设计一根微型搅拌针,微型搅拌针直径小于销外径0.5~1mm,微型搅拌针长0.3mm,不
    超出轴肩,搅拌头旋转速度为750r/min;钛销(1)采用与钛板(4)相同钛合金,铝板铝合金,
    铝板(2)和钛板(4),且钛合金,铝板铝合金,铝板(2),钛板(4)四中材质板厚均为3mm,预制
    销孔钛板(4)直径6mm,铝板(2)盲孔直径6mm,钛板(4)预制销孔深度3mm,铝板(2)盲孔深度
    2mm,钛销(1)直径6mm,钛销(1)长6mm;钎焊层(3)采用0.1mm锌箔。下压量调节,钎焊层(3)所
    需热量由钛板(4)和带微型搅拌针的搅拌头(5)确定。该实施例采用下压量0.2mm。


    该实施例能获得较现有无针搅拌摩擦焊技术搭接铝合金与TC4钛合金接头强度的
    1.6~2倍。


    不局限于此,任何不经过创造性劳动想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保
    护范围之内。因此,本发明的?;し段вΩ靡匀ɡ笫樗薅ǖ谋;し段?。


    关 键 词:
    一种 适用于 钛铝异质 材料 插销 增强 搅拌 摩擦 点焊 方法
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