专利名称：一种制造铝合金汽车轮毂的搅拌摩擦焊方法
技术领域：
本发明是一种制造铝合金汽车轮毂的搅拌摩擦焊方法，属于搅拌摩擦 焊接技术领域。
背景技术：
轮毂按材质可以分为二大类钢轮毂，铝合金轮毂。铝合金轮毂其优 点是重量轻，制造精度高，强度大，惯性阻力小，散热能力强，视觉效 果好等等。和钢轮毂相比，铝合金轮毂具有节能、安全、舒适等特点， 所以越来越多的汽车已经把铝合金轮毂列为标准配置。
铝合金轮毂的制造方法主要有重力铸造、锻造、低压精密铸造。 重力铸造法成本低而生产效率高，但是容易产生气泡(砂眼)，密度 不均匀，表面平滑度不够。锻造法由于需要较精良的生产设备，而且成 品率只有五到六成，制造成本较高。低压铸造设备维护的成本高，能源 消耗大。
为了克服以上轮毂制造方法的缺陷，目前铝合金轮毂一般采用分体成 形方式，即前轮辋整体铸造，后轮辋通过板材料滚圆并焊接成形后，再 与前轮辋焊接在一起形成轮毂，所以，轮毂的成形质量与焊接工艺有直 接的关系。现有的常规焊接工艺无法满足要求。
发明内容
本发明正是针对上述现有技术中存在的不足而设计提供了一种制造 铝合金汽车轮毂的搅拌摩擦焊方法，其目的是通过搅拌摩擦焊焊接轮辋 的环缝和纵缝，消除了搅拌摩擦焊焊后尾孔，提高了整体的气密性。
本发明的目的是通过以下技术方案本实现的
该种制造铝合金汽车轮毂的搅拌摩擦焊方法，前轮辋整体铸造，后轮 辋通过焊接待焊筒体纵缝成形，轮毂通过焊接前轮辋和后轮辋的环缝成 形，焊前待焊筒体的热处理状态为退火态，其特征在于该方法的步骤 是
(!)将待焊筒体装夹在工装夹具上，使摩擦焊搅拌头与待焊筒体的纵 缝或环缝的焊接起点对中；(2) 将搅拌头在动力装置的作用下高速旋转插入到待焊筒体的纵缝或 环缝的焊接起点内，搅拌头的旋转速度和插入的深度因待焊筒体的材料 及厚度而定；
(3) 搅拌头沿待焊筒体的纵缝或环缝移动进行焊接，其中 对于纵缝的焊接，在纵缝尾端的沿长线上设置了引焊板，搅拌头沿纵
缝焊接行进到引焊板上，再将搅拌头提升出来，冷却后从纵缝尾端切除 掉引焊板；
对于环缝的焊接，当搅拌头焊接行进到环缝的尾端时，搅拌头继续沿 环缝行进的同时，搅拌头的轴肩的位置不变，搅拌头的搅拌针逐渐收回，
(4)焊后热处理，其工艺为固溶处理+人工时效。
焊接纵缝时，为了消除焊后匙孔，施加了引悍板，将匙孔留在引焊板 —匕，然后将引焊板割掉。悍接环缝时候，将搅拌针回抽来消除尾孔。通 过焊前和焊后热处理规范有效地提高焊接质量，改善焊接工艺。
图1为本发明筒体纵缝焊接示意图
图2为本发明筒体环缝焊接示意图
图3为本发明消除环缝焊接后尾孔的示意图
具体实施例方式
以下将结合附图和实施例对发明技术方案作进一歩地详述 参见附图1 3所示，该种制造铝合金汽车轮毂的搅拌摩擦焊方法， 前轮辋整体铸造，后轮辋通过焊接待焊筒体1纵缝成形，轮毂通过焊接 前轮辋和后轮辋的环缝成形，焊前待焊筒体1的热处理状态为退火态， 其特征在于该方法的步骤是
(1) 将待焊筒体1装夹在工装夹具上，用来压紧后轮辋的加工筒体件，
再将其安装在一个三坐标定位装置上，使摩擦焊搅拌头2与待焊筒体1
的纵缝6或环缝7的焊接起点对中；
(2) 将搅拌头2在动力装置的作用下高速旋转插入到待焊筒体1的纵 缝6或环缝7的焊接起点内，搅拌头2的旋转速度和插入的深度因待焊 筒体l的材料及厚度而定；
(3) 搅拌头2沿待焊筒体1的纵缝6或环缝7移动进行焊接，在搅拌头的摩擦和挤压的作用下，焊接材料软化发生塑性流动，在轴肩4的作 用下塑性金属不会外溢，沿着焊缝向后移动，在轴肩4和焊接材料表面 的紧密贴合下完成焊接，其中
对于纵缝6的焊接，在纵缝6尾端的沿长线上设置了引焊板5，搅拌 头2沿纵缝6焊接行进到引焊板5上，再将搅拌头2提升出来，冷却后 从纵缝6尾端切除掉引炸板5;
对于环缝7的焊接，当搅拌头2焊接行进到环缝7的尾端时，焊件又 转到起点位置，搅拌头2继续沿环缝7行进的同时，搅拌头2的轴肩4 的位置不变，搅拌头2的搅拌针3逐渐收回，收回的速度是5 15mm/min， 由此搅拌针3实现回抽动作消除焊后匙孔，直到搅拌针从焊缝中抽出为 止完成环缝6的焊接。
(4)焊后热处理，其工艺为固溶处理+人工时效，固溶处理规范535 。C保温50min+水淬，水淬要求水温不大于30°C;人工时效规范20CTC 保温5h+空冷。
以下是采用本发明技术方案对材料为6063铝合金的轮毂进行制造的 相关技术参数
焊接厚度t=6 5mm 搅拌头下压力F二2 2.5T 搅拌头转速"F500rpm 搅拌头扎入深度h=t-0. 1 纵缝时工件移动速度v=200mm/min 环缝时工件旋转速度co^v/jid 回抽搅拌针移动速度v=5 15ran/min
经检验，轮毂的质量满足技术要求。与现有技术相比，本发明技术方 案具有加工成本低、整体结构的气密性好、通过焊前焊后处理得到性能 优良的接头。
权利要求
1. 一种制造铝合金汽车轮毂的搅拌摩擦焊方法，前轮辋整体铸造，后轮辋通过焊接待焊筒体(1)纵缝成形，轮毂通过焊接前轮辋和后轮辋的环缝成形，焊前待焊筒体(1)的热处理状态为退火态，其特征在于该方法的步骤是(1)将待焊筒体(1)装夹在工装夹具上，使摩擦焊搅拌头(2)与待焊筒体(1)的纵缝(6)或环缝(7)的焊接起点对中；(2)将搅拌头(2)在动力装置的作用下高速旋转插入到待焊筒体(1)的纵缝(6)或环缝(7)的焊接起点内，搅拌头(2)的旋转速度和插入的深度因待焊筒体(1)的材料及厚度而定；(3)搅拌头(2)沿待焊筒体(1)的纵缝(6)或环缝(7)移动进行焊接，其中对于纵缝(6)的焊接，在纵缝(6)尾端的沿长线上设置了引焊板(5)，搅拌头(2)沿纵缝(6)焊接行进到引焊板(5)上，再将搅拌头(2)提升出来，冷却后从纵缝(6)尾端切除掉引焊板(5)；对于环缝(7)的焊接，当搅拌头(2)焊接行进到环缝(7)的尾端时，搅拌头(2)继续沿环缝(7)行进的同时，搅拌头(2)的轴肩(4)的位置不变，搅拌头(2)的搅拌针(3)逐渐收回，收回的速度是5～15mm/min；(4)焊后热处理，其工艺为固溶处理+人工时效。
2. 根据权利要求1所述的制造铝合金汽车轮毂的搅拌摩擦焊方法， 其特征在于焊后热处理的规范为固溶处理规范535"C保温50min+ 水淬，水淬要求水温不大于3(TC;人工时效规范20(TC保温8h+空冷。
全文摘要
本发明是一种制造铝合金汽车轮毂的搅拌摩擦焊方法，它完成了后轮辋的纵缝焊接成形。为防止焊后尾孔留在轮辋上，该方法采用同种材质的引焊板，将焊后尾孔留在引焊板上。在焊接前轮辋和后轮辋连接位置的环缝时，利用搅拌头可回抽的焊接装置消除匙孔。与现有技术相比，本发明技术方案具有加工成本低、整体结构的气密性好、通过焊前焊后处理得到性能优良的接头。
文档编号B23K20/12GK101530948SQ20091013088
公开日2009年9月16日 申请日期2009年4月17日 优先权日2009年4月17日
发明者孙年俊, 光 李, 李从卿, 鹏 柴, 栾国红, 珊 王 申请人:中国航空工业第一集团公司北京航空制造工程研究所