板5上位于所述筋板3与第二壁板2的夹角处设有第二垫板11。
[0036]本实施例中，所述第一壁板1、第二壁板2和筋板3的厚度均为2.5mm。
[0037]本实施例中，所述搅拌器7上设有搅拌针12和位于搅拌针12上部的轴肩13，所述搅拌针12通过电机(图中未示出)带动旋转，所述搅拌针12呈上大下小的圆台形，所述轴肩13直径20mm，搅拌针12上端直径为5mm，搅拌针12下端直径为2mm，搅拌针12长度为4.5_，所述搅拌针12的外侧面上设有螺纹，所述外螺纹的螺纹角度为5°，所述搅拌器7与被焊工件法线夹角为2.5°，搅拌针12的旋转速度为lOOOrpm。
[0038]本实施例中，所述搅拌器7上设有一根安装条8，所述安装条8上设有一条弧形卡槽9，所述激光添加器6设于所述弧形卡槽9内。所述激光添加器6上设有激光管14，所述激光管14产生激光束，激光束照射在被焊工件的光斑直径为3mm，激光束照射光斑距实际焊接位置的距离为12mm，激光管14与第一壁板I上表面的夹角为40°。所述激光添加器6在弧形卡槽9内滑动则可以调节激光管14与第一壁板I之间的夹角，进而调节光斑的直径和光斑距实际焊接位置的距离。
[0039]本实施例中，所述激光添加器6采用C02激光添加器产生激光，激光功率为700W。
[0040]本实施例中，所述第一壁板1、第二壁板2和筋板3的材质为镁合金；所述第一垫板10和第二垫板11的材质均为铁基耐热合金。
[0041]—种激光辅助搅拌摩擦焊接薄板T型接头的方法，采用激光辅助搅拌摩擦焊接薄板T型接头的装置进行焊接，所述激光辅助搅拌摩擦焊接薄板T型接头的方法包括以下步骤:
[0042](4)、将第一壁板1、第二壁板2分别放置于第一夹板4和第二夹板5的上表面上，将筋板3放置在第一夹板4和第二夹板5之间的间隙内，所述第一壁板I和第二壁板2的高度相同，所述第一壁板I和第二壁板2放置于同一平面上，所述筋板3分别垂直于所述第一壁板I和第二壁板2 ；
[0043](5)、将激光添加器6通过安装条8安装在搅拌器7上，再将搅拌器7置于所述第一壁板1、第二壁板2和筋板3三者接触处；
[0044](6)、在焊接时激光管14引导激光对焊接工件的被焊区域进行预热，搅拌针12在电机的带动下对被焊区域进行搅拌摩擦焊接，搅拌器7与激光添加器6同时同速率沿焊接方向移动。
[0045]本实施例中，所述步骤(3)中焊接速度为70mm/min。
[0046]实施例二:
[0047]作为本发明所述激光辅助搅拌摩擦焊接薄板T型接头的装置的实施例，与实施例一的区别在于，本实施例中，所述第一壁板I的厚度为1.5mm、第二壁板2的厚度为1.5mm和筋板3的厚度为3mm ;所述搅拌针12呈上大下小的圆台形，所述轴肩13直径15mm，搅拌针12上端直径为4臟，搅拌针12下端直径为1.5mm，搅拌针12长度为3.5mm，所述搅拌针12的外侧面上设有螺纹，所述外螺纹的螺纹角度为4°，所述搅拌器7与被焊工件法线夹角为2°，搅拌针12的旋转速度为900rpm ;激光束照射在被焊工件的光斑直径为1.5mm，激光束照射光斑距实际焊接位置的距离为10mm，激光管14与第一壁板I上表面的夹角为20° ;激光功率为200W ;所述第一壁板I的材质为铝合金，第二壁板2的材质为铝合金，筋板3的材质为不锈钢；所述第一垫板10和第二垫板11的材质为镍基高温合金；所述步骤(3)中焊接速度为60mm/min。
[0048]本实施例中，其余结构、步骤及有益效果均与实施例一一致，这里不再一一赘述。
[0049]实施例三:
[0050]作为本发明所述激光辅助搅拌摩擦焊接薄板T型接头的装置的实施例，与实施例一的区别在于，本实施例中，所述第一壁板I的厚度为1.5mm、第二壁板2的厚度为2mm和筋板3的厚度为2.5mm ;所述搅拌针12呈上大下小的圆台形，所述轴肩13直径30mm，搅拌针12上端直径为6mm，搅拌针12下端直径为3mm，搅拌针12长度为5mm，所述搅拌针2的外侧面上设有螺纹，所述外螺纹的螺纹角度为6°，所述搅拌器7与被焊工件法线夹角为3°，搅拌针12的旋转速度为IlOOrpm ;激光束照射在被焊工件的光斑直径为4mm，激光束照射光斑距实际焊接位置的距离为15mm，激光管13与第一壁板I上表面的夹角为50° ;激光功率为2000W ;所述第一壁板I的材质为铝合金，第二壁板2的材质为普通碳钢金，筋板3的材质为镁合金；所述第一垫板10的材质均为铁基耐热合金，第二垫板11的材质为镍基高温合金；所述步骤(3)中焊接速度为80mm/min。
[0051]本实施例中，其余结构、步骤及有益效果均与实施例一一致，这里不再一一赘述。
【主权项】
1.一种激光辅助搅拌摩擦焊接薄板T型接头的装置，用于将第一壁板、第二壁板和筋板组成的焊接工件焊接成T型接头，其特征在于包括T型接头夹具和焊接部件，所述T型接头夹具包括第一夹板和第二夹板，所述第一夹板和第二夹板在竖直方向上设有间隙，所述筋板设于所述间隙内，所述第一壁板设于所述第一夹板上表面上，所述第一壁板的侧面与所述筋板相抵触，所述第二壁板设于所述第二夹板上表面上，所述第二壁板的侧面与所述筋板相抵触，所述筋板分别垂直于所述第一壁板和第二壁板；所述焊接部件包括激光添加器和搅拌器，所述激光添加器设于所述搅拌器上，所述搅拌器下端与所述筋板的上表面、第一壁板的上表面和第二壁板的上表面相贴合。2.如权利要求1所述的激光辅助搅拌摩擦焊接薄板T型接头的装置，其特征在于所述搅拌器上设有一根安装条，所述安装条上设有一条弧形卡槽，所述激光添加器设于所述弧形卡槽内。3.如权利要求2所述的激光辅助搅拌摩擦焊接薄板T型接头的装置，其特征在于所述第一夹板上位于所述筋板与第一壁板的夹角处设有第一垫板，所述第二夹板上位于所述筋板与第二壁板的夹角处设有第二垫板。4.如权利要求3所述的激光辅助搅拌摩擦焊接薄板T型接头的装置，其特征在于所述第一壁板、第二壁板和筋板的厚度均在1.5mm?3mm之间。5.如权利要求4所述的激光辅助搅拌摩擦焊接薄板T型接头的装置，其特征在于所述搅拌器上设有搅拌针和位于搅拌针上部的轴肩，所述搅拌针通过电机带动旋转，所述搅拌针呈上大下小的圆台形，所述搅拌针的外侧面上设有螺纹，所述外螺纹的螺纹角度在4°?6°之间，所述搅拌器与被焊工件法线夹角范围在2°?3°之间，搅拌针的旋转速度范围在900?IlOOrpm之间。6.如权利要求5所述的激光辅助搅拌摩擦焊接薄板T型接头的装置，其特征在于所述激光添加器上设有激光管，所述激光管产生激光束，激光束照射在被焊工件的光斑直径范围在1.5?4mm之间，激光束照射光斑距实际焊接位置的距离在1mm?15mm之间，激光管与第一壁板上表面的夹角范围在20°?50°之间。7.如权利要求6所述的激光辅助搅拌摩擦焊接薄板T型接头的装置，其特征在于所述激光添加器采用C02激光添加器产生激光，激光功率范围在200W?2000W之间。8.如权利要求7所述的激光辅助搅拌摩擦焊接薄板T型接头的装置，其特征在于所述第一壁板、第二壁板和筋板的材质为铝合金或者镁合金或者不锈钢或者普通碳钢之间的一种或多种；所述第一垫板和第二垫板的材质为铁基耐热合金或者镍基高温合金。9.一种激光辅助搅拌摩擦焊接薄板T型接头的方法，其特征在于采用如权利要求1-8任一项所述的激光辅助搅拌摩擦焊接薄板T型接头的装置进行焊接，所述激光辅助搅拌摩擦焊接薄板T型接头的方法包括以下步骤: (1)、将第一壁板、第二壁板分别放置于第一夹板和第二夹板的上表面上，将筋板放置在第一夹板和第二夹板之间的间隙内，所述筋板分别垂直于所述第一壁板和第二壁板； (2)、将激光添加器通过安装条安装在搅拌器上，再将搅拌器置于所述第一壁板、第二壁板和筋板三者接触处； (3)、在焊接时激光管引导激光对焊接工件的被焊区域进行预热，搅拌针在电机的带动下对被焊区域进行搅拌摩擦焊接，搅拌器与激光添加器同时同速率沿焊接方向移动。10.如权利要求5所述的激光辅助搅拌摩擦焊接薄板T型接头的方法，其特征在于所述步骤(3)中焊接速度范围在60?80mm/min之间。
【专利摘要】本发明涉及焊接技术领域，具体地说是一种激光辅助搅拌摩擦焊接薄板T型接头的装置及方法。该焊接装置包括T型接头夹具和焊接部件，所述T型接头夹具包括第一夹板和第二夹板，所述第一夹板和第二夹板在竖直方向上设有间隙，所述筋板设于所述间隙内，所述第一壁板设于所述第一夹板上表面上，所述第一壁板的侧面与所述筋板相抵触，所述第二壁板设于所述第二夹板上表面上，所述第二壁板的侧面与所述筋板相抵触，所述筋板分别垂直于所述第一壁板和第二壁板；所述焊接部件包括激光添加器和搅拌器，所述激光添加器设于所述搅拌器上，所述搅拌器下端与所述筋板的上表面、第一壁板的上表面和第二壁板的上表面相贴合。
【IPC分类】B23K20/26, B23K20/12, B23K20/24
【公开号】CN105014227
【申请号】CN201510476776
【发明人】刘德佳, 张贤锌, 赵龙志, 林凤涛, 辛仁龙
【申请人】华东交通大学
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年7月27日