专利名称：填充式搅拌摩擦点焊环沟槽的消除方法
技术领域：
本发明涉及焊接领域，具体是一种填充式搅拌摩擦点焊环沟槽的消除方法。
技术背景
搅拌摩擦点焊是一种创新的焊接技术，其基本原理是搅拌头高速旋转，与工件之间摩擦生热，位于搅拌头附近的材料发生塑性变形而流动，并在轴向压力的作用下完成上下工件之间的连接，形成点焊接头。日本Mazda公司于1993年开发的搅拌摩擦点焊技术采用固定几何形状的整体式搅拌工具，焊后在点焊接头中心留下匙孔；德国6KSS研究中心于 1999年研究开发的回填式搅拌摩擦点焊技术，该方法采用分体式搅拌工具，由搅拌针、搅拌套和压紧套三个部分组成。在焊接过程中通过对搅拌针和压紧套相对运动的精确控制，可以完成材料的回填，实现无匙孔的搅拌摩擦点焊连接。虽然这一方法能够有效消除点焊接头中的匙孔，但是由于在焊接过程中仍存在一定的材料损失，因此焊后在焊点表面，搅拌套和压紧套的交界位置容易形成环状沟槽缺陷，简称环沟槽。环沟槽的存在严重影响点焊接头的力学性能，因此必须加以消除。发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种填充式搅拌摩擦点焊环沟槽的消除方法。
本发明是通过以下技术方案实现的。
一种填充式搅拌摩擦点焊环沟槽的消除方法，包括如下步骤
第一步，将搅拌工具调零，搅拌套和外压紧套下表面设置在同一水平面上，搅拌针下表面相对于搅拌套向下伸出一段距离，并将该位置设定为焊接过程的零点；
第二步，焊接过程开始，将外压紧套与母材表面相接触，搅拌套旋转压入母材，位于搅拌套下方塑化的母材流向搅拌针向上回抽形成的空腔中；
第三步，搅拌针旋转下压，搅拌套回抽，回填过程开始，位于搅拌针下方塑化的母材被填充到焊点表面，搅拌针和搅拌套回到同一水平面后，搅拌针继续向下运动一段距离， 位于搅拌针下方塑化的母材被填充在焊点表面；
第四步，搅拌工具回到零点，保持其位置不动，在焊点表面继续旋转一段时间，使回填的塑化的母材在焊点表面充分流动至焊点边缘，消除因母材损失而在焊点与母材交界处形成的表面环沟槽。
所述第一步中搅拌针下表面相对于搅拌套向下伸出的距离为0. 1 0. 2mm，优选地，搅拌针下表面相对于搅拌套向下伸出的距离为0. 1mm。
所述第三步中搅拌针继续向下运动的距离为0. 1 0. 2mm，优选地，搅拌针继续向下运动的距离为0. 1mm。
所述第四步中搅拌工具在焊点表面旋转时间为0. 5 1. 5s，优选地，搅拌工具在焊点表面旋转时间为Is。
本发明提供的填充式搅拌摩擦点焊环沟槽的消除方法，与现有技术相比，其优点在于一、通过对焊接零点和焊后搅拌工具在焊点表面旋转的控制，使更多材料回填到焊点表面并流动到焊点边缘，从而消除了搅拌摩擦点焊接头的表面环沟槽，改善了接头的力学性能；二、本发明提出的搅拌摩擦点焊方法，操作简单，适应性强。本发明提供的填充式搅拌摩擦点焊环沟槽的消除方法有效地解决点焊接头表面的环沟槽问题。
图1为本发明搅拌摩擦点焊方法示意图；图中1为搅拌针、2为搅拌套、3为外压紧套、4为母材、5为焊点；图2为带环沟槽的焊点表面形貌图；图中，6为环沟槽；图3为采用本发明搅拌摩擦点焊方法焊接的焊点表面形貌图。
具体实施例方式下面对本发明的实施例作详细说明本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。如图1所示，本实施例提供的填充式搅拌摩擦点焊环沟槽的消除方法，包括如下步骤第一步，将搅拌工具调零，搅拌套2和外压紧套3下表面设置在同一水平面上，搅拌针1下表面相对于搅拌套2向下伸出一段距离，并将该位置设定为焊接过程的零点；第二步，焊接过程开始，将外压紧套3与母材4表面相接触，搅拌套2旋转压入母材4，位于搅拌套2下方塑化的母材流向搅拌针1向上回抽形成的空腔中；第三步，搅拌针1旋转下压，搅拌套2回抽，回填过程开始，位于搅拌针1下方塑化的母材被填充到焊点5表面，搅拌针1和搅拌套2回到同一水平面后，搅拌针1继续向下运功，位于搅拌针1下方塑化的母材被填充在焊点5表面；第四步，搅拌工具回到零点，保持其位置不动，在焊点5表面继续旋转一段时间， 使回填的塑化的母材在焊点5表面充分流动至焊点5边缘，消除因母材4损失而在焊点5 与母材4交界处形成的表面环沟槽。具体为第一步，将搅拌工具调零，搅拌套2和外压紧套3下表面在同一水平面上，搅拌针 1下表面相对于搅拌套2向下伸出0. 1 0. 2mm，并将该位置设定为焊接过程的零点，优选地，搅拌针1下表面相对于搅拌套2向下伸出0. Imm ；第二步，焊接过程开始，外压紧套3与母材4表面相接触，搅拌套2旋转压入母材 4，位于搅拌套2下方塑化的母材流向搅拌针1向上回抽形成的空腔中；第三步，搅拌针1旋转下压，搅拌套2回抽，回填过程开始，位于搅拌针1下方塑化的母材被填充到焊点5表面，搅拌针1和搅拌套2回到同一水平面后，搅拌针1继续向下运功0. 1 0. 2mm，优选地，继续向下运动0. 1mm，位于搅拌针1下方塑化的母材被填充在焊点 5表面；第四步，搅拌工具回到零点，保持其位置不动，在焊点表面继续旋转0. 5 1. 5s, 优选地，在焊点表面继续旋转ls，使回填的塑化的母材在焊点5表面充分流动至焊点5边缘，消除因母材4损失而在焊点5与母材4交界处形成的表面环沟槽。如图2所示，采用正常焊接方法极易在焊点表面形成环沟槽缺陷。如图3所示，经上述方法点焊后，焊接过程中损失的焊接材料得到补充并且充分流动，焊点表面状况良好， 无环沟槽缺陷，同时搅拌针1相对于搅拌套2向下0. Imm的下压不会引起焊点表面平整度的明显变化，保持了回填式搅拌摩擦点焊的基本特性。
权利要求
1.一种填充式搅拌摩擦点焊环沟槽的消除方法，其特征在于，包括如下步骤第一步，将搅拌工具调零，搅拌套和外压紧套下表面设置在同一水平面上，搅拌针下表面相对于搅拌套向下伸出一段距离，并将该位置设定为焊接过程的零点；第二步，焊接过程开始，将外压紧套与母材表面相接触，搅拌套旋转压入母材，位于搅拌套下方塑化的母材流向搅拌针向上回抽形成的空腔中；第三步，搅拌针旋转下压，搅拌套回抽，回填过程开始，位于搅拌针下方塑化的母材被填充到焊点表面，搅拌针和搅拌套回到同一水平面后，搅拌针继续向下运功一段距离，位于搅拌针下方塑化的母材被填充在焊点表面；第四步，搅拌工具回到零点，保持其位置不动，在焊点表面继续旋转一段时间，使回填的塑化的母材在焊点表面充分流动至焊点边缘，消除因母材损失而在焊点与母材交界处形成的表面环沟槽。
2.根据权利要求1所述的填充式搅拌摩擦点焊环沟槽的消除方法，其特征在于，所述第一步中搅拌针下表面相对于搅拌套向下伸出的距离为0. 1 0. 2mm。
3.根据权利要求2所述的填充式搅拌摩擦点焊环沟槽的消除方法，其特征在于，所述搅拌针下表面相对于搅拌套向下伸出的距离为0. 1mm。
4.根据权利要求1所述的填充式搅拌摩擦点焊环沟槽的消除方法，其特征在于，所述第三步中搅拌针继续向下运动的距离为0. 1 0. 2mm。
5.根据权利要求4所述的填充式搅拌摩擦点焊环沟槽的消除方法，其特征在于，所述搅拌针继续向下运动的距离为0. 1mm。
6.根据权利要求1所述的填充式搅拌摩擦点焊环沟槽的消除方法，其特征在于，所述第四步中搅拌工具在焊点表面旋转时间为0. 5 1. k。
7.根据权利要求6所述的填充式搅拌摩擦点焊环沟槽的消除方法，其特征在于，所述搅拌工具在焊点表面旋转时间为Is。
全文摘要
本发明涉及一种填充式搅拌摩擦点焊环沟槽的消除方法，包括第一步，搅拌针下表面相对于搅拌套向下伸出一段距离，并将该位置设定为焊接过程的零点；第二步，搅拌套旋转压入母材，位于搅拌套下方塑化的母材流向搅拌针向上回抽形成的空腔中；第三步，搅拌针开始向下运功，位于搅拌针下方塑化的母材被填充在焊点表面；第四步，搅拌工具在焊点表面零点位置继续旋转一段时间，使回填的塑化的母材在焊点表面充分流动至焊点边缘，消除因母材损失而在焊点与母材交界处形成的表面环沟槽。本发明提供的填充式搅拌摩擦点焊环沟槽的消除方法有效地解决点焊接头表面的环沟槽问题，操作简单，适应性强。
文档编号B23K20/12GK102513690SQ20111041283
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月12日 优先权日2011年12月12日
发明者宿国友, 尹玉环 申请人:上海航天设备制造总厂