专利名称：一种增强铝合金焊头力学性能的搅拌摩擦焊接工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及金属材料，特别提供了一种增强铝合金焊头力学性能的搅拌摩 擦焊接工艺，适用于焊接各种高强度铝合金。
背景技术：
搅拌摩擦焊接铝合金的焊核区在金相腐蚀后常常会出现一条"S"形的线，它 一般出现在焊核区的根部，有时会贯穿整个焊核区。铝板对接面的氧化皮被认 为是导致"S"线产生的直接原因(ScriptaMater.， vol.50,No.3 (2004)p.365-369)。 研究表明焊头底部的"S"线导致了接头疲劳性能的明显斷氏(Scr^)taMater.， vo1.54， No.8(2006)p.l515-1520)。在热处理强化铝合金的搅拌摩擦焊接过程中，热影响区由于沉淀强化相的 明显粗化并部分溶解其硬度和强度明显降低，焊后T6处理是恢复焊头性能的有 效方法之一。然而最近的研究表明，在焊接状态下"S"线有时并不出现，对性能 也没有明显的影响，但在T6处理后，在焊头根部出现锯齿形微裂紋，从而对焊 头的性能产生不利的影响(ScriptaMater., vol.56,No.l (2007)p. 69-72.)。这表明， 即使对于完全贯穿焊透的铝合金板，在焊头的根部也常常会出现缺陷或存在潜 在的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种增强铝合金焊头力学性能的搅拌摩擦焊接工 艺，可用于各种高强度铝合金工件、特别是需要进行焊后T6处理强化的工件的 连接。本发明提供了 一种增强铝合金焊头力学性能的搅拌摩擦焊接工艺，其特征在于该焊接工艺由一道次正常的全贯穿搅拌摩擦焊接和背部二次浅层补焊组 成，二次浅层补焊消除焊头根部已出现的或潜在的裂紋源，提髙焊头的力学性 能。本发明增强铝合金焊头力学性能的搅拌摩擦焊接工艺中，第一道次焊接采 用通常的焊接工艺和与板厚相适应的搅拌针长度进行全贯穿搅拌摩擦焊接，然 后把焊接板翻转，采用小尺寸焊接工具在背部进行二次浅层补焊，补焊的深度 为14亂本发明提出了一个新的搅拌摩擦焊接工艺，通过采用小尺寸焊接工具在已 焊接板背部进行第二次焊接，消除焊头根部已出现或潜在的缺陷，可明显提髙 焊头的力学性能。本发明工艺简单，只需在焊接后的板子背部进行浅层二次补 焊，就可以达到消除焊头根部裂紋源、提高焊头性能的目的。因此，有理由相 信这种新的焊接工艺方案在连接高强度铝合金方面将有着广阔的工业应用前 景。
具体实施例方式
实施例l使用8 mm厚7075-T651轧制板材，在工具转速600转/分钟、焊接速度100 亳^/分钟的焊接参数下进行一道次全贯穿焊接后，采用轴肩直径12mm、搅拌 针长度3.2皿的焊接工具在焊板的背面进行二次浅层补焊，焊接参数为工具转 速400转/錢、焊接速度75毫*/，。焊头的横向拉伸强度为462MPa，屈服 强度为331MPa，延伸率为7.4%。
比较例1使用8 mm厚7075-T651轧制板材，在工具转速600转/分钟、焊接速度100 毫米/分钟的焊接参数下进行一道次全贯穿焊接。焊头的横向拉伸强度为410 MPa，屈服强度为274MPa，延伸率为6.9%。实施例2使用8 mm厚7075-T651轧制板材，在工具转速600转/分钟、焊接速度100 亳^/分钟的焊接参数下进行一道次全贯穿焊接后，釆用轴肩直径12mm、搅拌 针长度3.2皿的焊接工具在焊板的背面二次浅层补焊，焊接参数为工具转速400 转/分钟、焊接速度75毫^/分钟，焊接样品进行标准的T6热处理。焊头的横向 拉伸强度为515MPa，屈服强度为501MPa，延伸率为3.4%。比较例2使用8 mm厚7075-T651轧制板材，在工具转速600转/分钟、焊接:4^ 100 毫*/分钟的焊接参数下进行一道次全贯穿焊接，焊接样品进行标准的T6热处 理。焊头的横向拉伸强度为362MPa，延伸率只有1.3%。实施例3使用6 mm厚6061-T651轧制板材,在工具转速1400转/分钟、焊接速度400 亳^/分钟的焊接参数下进行一道次全贯穿焊接后，釆用轴肩直径10mm、搅拌 针长度2.4mm的焊接工具在焊板的背面二次浅层补焊，焊接参数为工具转速600 转/分钟、焊接速度100毫米/分钟，焊接样品进行标准的T6热处理。焊头的横 向拉伸强度为335MPa，延伸率为3.0%。比较例3使用6 mm厚6061-T651轧制板材，在工具转速1400转/分钟、焊接速度400
毫米/分钟的焊接参数下进行一道次全贯穿焊接，焊接样品进行标准的T6热处 理。焊头的横向拉伸强度为187MPa，延伸率只有0.8%。 实施例4使用6 mm厚6061-T651轧制板材，在工具转速400转/分钟、焊接速度100 毫^/分钟的焊接参数下进行一道次全贯穿焊接后，采用轴肩直径12mm、搅拌 针长度2mm的焊接工具在焊板的背面二次浅层补焊，焊接参数为工具转速400 转/分钟、焊接速度50毫彭分钟，焊接样品进行标准的T6热处理。焊头的横向 拉伸强度为340MPa，延伸率为2.6% 。比较例4使用6mm厚6061-T651轧制板材，在工具转速400转/分钟、焊接it^ 100 亳米/分钟的焊接参数下进行一道次全贯穿焊接，焊接样品进行标准的T6热处 理。焊头的横向拉伸强度为220MPa，延伸率只有1.5%。
权利要求
1. 一种增强铝合金焊头力学性能的搅拌摩擦焊接工艺，其特征在于该焊接工艺由一道次正常的全贯穿搅拌摩擦焊接和背部第二次浅层补焊组成，二次补焊可消除焊头根部已出现或潜在的缺陷，提高焊头的力学性能。
2、 一种权利要求l所述增强铝合金焊头力学性能的搅拌摩擦焊接工艺，其 特征在于过程如下在采用正常的焊接参数进行铝合金板材的全贯穿对接焊之 后，把焊接板翻转，釆用小尺寸焊接工具在背部进行二次焊接，补焊深度为l"4 mm。
全文摘要
一种增强铝合金焊头力学性能的搅拌摩擦焊接工艺，其特征在于在正常的全贯穿搅拌摩擦焊接后，在焊板背部进行二次浅层补焊，消除焊头根部已出现或潜在的缺陷。本发明提供的焊接工艺可明显提高搅拌摩擦焊头的力学性能，特别是在T6热处理后的性能。
文档编号B23K20/12GK101209511SQ200610135149
公开日2008年7月2日 申请日期2006年12月28日 优先权日2006年12月28日
发明者任淑荣, 马宗义 申请人:中国科学院金属研究所