之间的压力，避免钢整体软化屈服而无法提供压力。
[0040]步骤(2)，冷却装置2通过底部通孔通入流动的冷却水，水温温度为0°C，速度为Im/min。冷却水冷却LY12铝板使其保持刚度且形成温度梯度;LY12铝板保持刚度可以避免其被A3钢棒铣削，形成温度梯度是摩擦堆焊实现的一个重要条件。
[0041 ]步骤(3)，将A3钢棒与LY12铝板接触，动力装置提供转速为800r/min，压力为2MPa驱动A3钢棒与LY12铝板相对静止摩擦，使钢棒末段达到塑性温度区间并产生塑性层。
[0042]步骤(4)，动力装置8提供50mm/min的水平焊接速度，使A3钢棒与LY12铝板产生相对运动，A3钢棒末端的塑性金属堆焊在LY12铝板上并形成连续的堆焊层。
[0043]实施例2
[0044]本实施例采用上述装置进行制备，用A3钢摩擦堆焊T2纯铜，A3钢的硬度为HV165，T2纯铜的硬度为HV68，电阻加热装置7加热并控制A3钢的温度在800°C-1000°C，T2铜固定在水冷装置2上，水冷装置2固定在工作台I上，试验中A3钢棒的尺寸为Φ20πιπι，Τ2铜板的尺寸为300*150*6mm，焊接过程具体步骤如下:
[0045]步骤(I)，启动电阻加热装置7对A3钢末段加热，调节电源将电流设置为1200A，将A3钢的温度加热到预热温度800°C.对A3钢末段预热在起到预热钢温度的同时还能保持A3钢上段的刚度从而保证两种金属之间的压力，避免高硬度金属整体软化屈服而无法提供压力。
[0046]步骤(2)，冷却装置2通过底部通孔通入流动的冷却水，水温温度为_5°C，速度为2m/min。冷却水冷却T2铜使其保持刚度且形成温度梯度;T2铜保持刚度可以避免其被A3钢铣削，形成温度梯度是摩擦堆焊实现的一个重要条件。
[0047]步骤(3)，将A3钢棒与T2铜板接触，动力装置8提供转速为1200r/min，压力为
3.5MPa驱动A3钢棒与T2铜板相对静止并摩擦，使钢棒末段达到塑性温度区间并产生塑性层；
[0048]步骤(4)，动力装置8提供50mm/min的水平焊接速度，使A3钢棒与T2铜板产生相对运动，A3钢棒末端的塑性金属堆焊在T2铜板上并形成连续的堆焊层。
[0049]如图2所示，本实施例中的焊接参数预热温度800°C，冷却水通入温度为_5°C，预先通入时间为20min，焊接时的焊接参数为转速1200r/min，压力3.5Mpa，焊接速度为80mm/min，在此焊接参数下，A3钢棒和T2铜板的温度匹配可以得到很好的匹配，硬度较高的A3钢棒在感应加热以及摩擦加热联合加热下达到塑性状态，此时硬度较低的T2铜板在水冷装置的冷却下温度降低没有达到完全软化而被A3钢棒铣削的状态，而此时的钢棒随着摩擦及感应加热温度升高不断软化并达到塑性状态，并且随着A3钢棒与T2铜板的相对运动及A3钢棒与T2铜板的温度梯度差而过渡到T2铜板上，从而形成堆焊层。
[0050]如图3、4所示，通过对结合界面的SEM线扫描分析，从FeK线可以看出，在结合面处，Fe元素向钢侧几乎没有扩散，同样从CuK线可以看出，Cu元素扩散到钢侧的含量也很少。
[0051]从此线扫描可以看出，本实施例的耗材摩擦焊实现稀释率的焊接。
[0052]实施例3
[0053]本实施例中采用实施例2相同的装置及工艺，把A3钢的温度加热到预热温度替换为500°C。焊接过程具体步骤如下:
[0054]步骤(I)，启动电阻加热装置7对A3钢末段加热，将A3钢的温度加热到预热温度500°C，对钢末段预热在起到预热钢温度的同时还能保持钢上段的刚度从而保证两种金属之间的压力，避免高硬度金属整体软化屈服而无法提供压力。
[0055]步骤(2)，冷却装置2通过底部通孔通入流动的冷却水，水温温度为_5°C，速度为2m/min。冷却水冷却T2铜使其保持刚度且形成温度梯度;T2铜保持刚度可以避免其被A3钢铣削，形成温度梯度是摩擦堆焊实现的一个重要条件。
[0056]步骤(3)，将A3钢棒与T2铜板接触，动力装置8提供转速为1200r/min，压力为
3.5MPa驱动A3钢棒与T2铜板相对静止并摩擦，使A3钢棒末段达到塑性温度区间并产生塑性层；
[0057]步骤(4)，动力装置8提供50mm/min的水平焊接速度，使A3钢棒与T2铜板产生相对运动，A3钢棒末端的塑性金属堆焊在T2铜板上并形成连续的堆焊层。
[0058]在此焊接参数下，A3钢与T2铜的温度匹配存在问题，可分为两种情况1、在感应加热和摩擦加热联合加热下，A3钢棒所达到的温度无法使A3钢棒软化并达到塑性状态，从而把低硬度的T2铜板铣削。2、A3钢棒达到了塑性状态，但与此同时T2铜板也已经达到塑性状态，且T2铜板此时的塑性状态要超过A3钢棒的塑性状态，这种情况下T2铜板依然会被A3钢棒铣削而无法完成焊接。
【主权项】
1.一种以高硬度金属摩擦堆焊低硬度金属的装置，其特征在于，包括 动力装置(8)，其能够使高硬度金属(6)发生转动并给予压力； 电阻加热装置(7)的一端电极通过电刷与高硬度材料(6)连接且固定在动力装置(8)上，另一端电极通过界面电阻固定在低硬度金属(4)上； 以及一覆有铜层(3)的冷却装置(2)，在所述的铜层(3)上放置低硬度金属(4); 其中，在预备阶段，所述高硬度金属(6)与所述低硬度金属(4)无接触且无水平方向位移;在摩擦加热阶段，所述的动力装置(8)使得所述高硬度金属(6)与所述低硬度金属(4)接触但无水平方向位移;在摩擦堆焊阶段，所述的动力装置(8)使得所述高硬度金属(6)与所述低硬度金属(4)接触且在水平方向发生线性运动。2.根据权利要求1所述的以高硬度金属摩擦堆焊低硬度金属的装置，其特征在于，所述的电阻加热装置(7)的电刷距高硬度金属(6)的焊接端15-25mm处。3.根据权利要求1所述的以高硬度金属摩擦堆焊低硬度金属的装置，其特征在于，所述的冷却装置(2)在水平方向设有能够通过冷却介质的通孔。4.根据权利要求1所述的以高硬度金属摩擦堆焊低硬度金属的装置，其特征在于，所述的电阻加热装置(7)上设有温度传感器，电阻为阻值为可变电阻，其阻值最大值为1kQ。5.根据权利要求1所述的以高硬度金属摩擦堆焊低硬度金属的装置，其特征在于，通过设置压紧块(5)限制所述的低硬度金属(4)发生位移。6.根据权利要求1所述的以高硬度金属摩擦堆焊低硬度金属的装置，其特征在于，该装置能够设置在工作台(I)上。7.根据权利要求1所述的以高硬度金属摩擦堆焊低硬度金属的装置，其特征在于，所述的高硬度金属(6)为棒材，长度为75?200mm，直径为15mm?30mm，所述的低硬度金属(4)为板材，所述的铜层(3)厚度为5mm。8.根据权利要求1所述的以高硬度金属摩擦堆焊低硬度金属的装置，其特征在于，所述的动力装置(8)上设有控制器。9.根据权利要求1所述的以高硬度金属摩擦堆焊低硬度金属的装置，其特征在于，所述的高硬度金属与低硬度金属的硬度差HV>30。
【专利摘要】本实用新型公开了一种以高硬度金属摩擦堆焊低硬度金属的装置，该装置包括动力装置，其能够使高硬度金属发生转动并给予压力；一电阻一端连接高硬另一端固连在动力装置上，通过电刷与高硬度金属连接形成通路；以及一覆有铜层的冷却装置，在所述的铜层上放置低硬度金属；本实用新型通过高硬度金属预热，低硬度金属降温的双重措施，实现高硬度金属与低硬度金属摩擦堆焊过程中的金属刚度和软化状态控制；该装置在焊接过程中连续性和可控性好，工作效率高，使用寿命长。
【IPC分类】B23K20/12, B23K20/26
【公开号】CN205166171
【申请号】CN201520869531
【发明人】周琦, 王克鸿, 朱军, 彭勇, 王春桂
【申请人】江苏烁石焊接科技有限公司
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年11月3日