焊接板結(jié)構(gòu)與柱體的攪拌摩擦焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種焊接板結(jié)構(gòu)與柱體的攪拌摩擦焊接方法。
【背景技術(shù)】
[0002]板結(jié)構(gòu)與柱體的連接件在電力、機(jī)械、電子電器領(lǐng)域廣泛使用其材質(zhì)大多為鋁合金或銅合金等輕質(zhì)合金。目前，板結(jié)構(gòu)與柱體的連接，大多采用熔化焊，如熔化極惰性氣體保護(hù)焊(MIG)，鎢極氬弧焊(TIG)，熔化極活性氣體保護(hù)焊(MAG)，焊條手工電弧焊(SMAW)等。
[0003]熔化焊的原理是，焊接產(chǎn)生的高溫將管板連接處的材料熔化，融合、冷卻后形成冶金結(jié)合，實(shí)現(xiàn)連接。上述各種熔化焊焊接過程復(fù)雜，耗能大、焊接過程需要?dú)怏w保護(hù)、且會(huì)產(chǎn)生有害氣體，熔化焊連接銅、鋁合金等輕質(zhì)合金的極易產(chǎn)生氣孔、夾雜、合金元素?zé)龘p、晶粒異常粗大等冶金缺陷，極大的惡化了接頭的連接質(zhì)量，損害了管板結(jié)構(gòu)件的性能和質(zhì)量。
[0004]綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中存在以下問題:板結(jié)構(gòu)與柱體的連接件在制作中，連接質(zhì)量不好，損害了板結(jié)構(gòu)與柱體的連接件的性能和質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種焊接板結(jié)構(gòu)與柱體的攪拌摩擦焊接方法，以解決板結(jié)構(gòu)與柱體的連接件在制作中，連接質(zhì)量不好的問題。
[0006]為此，本發(fā)明提出一種焊接板結(jié)構(gòu)與柱體的攪拌摩擦焊接方法，用于將柱體焊接到板結(jié)構(gòu)的容納腔中，所述焊接板結(jié)構(gòu)與柱體的攪拌摩擦焊接方法包括:
[0007]步驟A:將柱體豎直插入到所述板結(jié)構(gòu)的容納腔中；
[0008]步驟B:將攪拌摩擦焊工具壓在所述柱體之上，所述的攪拌摩擦焊工具包括，能轉(zhuǎn)動(dòng)的夾持柄和連接在所述夾持柄下方的摩擦頭，所述摩擦頭用于和所述柱體相摩擦，實(shí)現(xiàn)攪拌摩擦焊接；
[0009]步驟C:驅(qū)動(dòng)所述夾持柄轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)所述摩擦頭轉(zhuǎn)動(dòng)，使所述柱體的上端面與所述板結(jié)構(gòu)的上端面緊密接觸并保持T秒鐘，使所述柱體的上端面與所述板結(jié)構(gòu)的上端面的合金或金屬在摩擦熱的作用下塑化，塑化的所述合金或金屬發(fā)生塑性變形和流動(dòng)，形成板結(jié)構(gòu)與柱體的連接。
[0010]進(jìn)一步地，所述步驟C中，摩擦頭轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸為豎直方向，所述摩擦頭的外徑大于所述柱體的外徑。
[0011]進(jìn)一步地，所述步驟A中，使所述柱體的上端面與所述板結(jié)構(gòu)的上端面平齊。
[0012]進(jìn)一步地，所述柱體為圓形的管體，所述容納腔為圓環(huán)形；
[0013]所述焊接板結(jié)構(gòu)與柱體的攪拌摩擦焊接方法還包括:在所述板結(jié)構(gòu)中設(shè)置一個(gè)夾緊腔，所述夾緊腔為圓柱形，所述夾緊腔的外徑小于所述管體的內(nèi)徑，并且所述夾緊腔包圍在容納腔之內(nèi)，在步驟C之前，將圓柱形的緊固頭放入到所述夾緊腔中，所述緊固頭的外徑等于所述夾緊腔的內(nèi)徑，并且所述緊固頭的上端面高于所述板結(jié)構(gòu)的上端面，使所述緊固頭對(duì)所述摩擦頭形成水平方向的定位，并且防止焊接過程中所述緊固頭的上端面與所述板結(jié)構(gòu)的上端面之間的連接界面處的合金或金屬擠入到所述夾緊腔中。
[0014]進(jìn)一步地，所述摩擦頭的下端面上設(shè)有圓形卡槽，所述緊固頭的上端面與所述圓形卡槽卡接。
[0015]進(jìn)一步地，所述柱體為實(shí)心的圓柱體。
[0016]進(jìn)一步地，所述摩擦頭的端面中心設(shè)有突出的攪拌針，或所述摩擦頭的端面為中空結(jié)構(gòu)，或所述摩擦頭的端面為一個(gè)實(shí)心的平面。
[0017]進(jìn)一步地，所述摩擦頭的轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/分鐘至2000/分鐘，T為5_10秒。
[0018]進(jìn)一步地，所述板結(jié)構(gòu)與所述柱體為鋁合金或銅合金。
[0019]進(jìn)一步地，所述摩擦頭的端面上設(shè)有凹槽，所述凹槽形狀為漸開線、箭頭或圓環(huán)。
[0020]本發(fā)明中，摩擦頭高速旋轉(zhuǎn)并和柱體和板結(jié)構(gòu)連接端面緊密貼合，摩擦頭與被焊試件的材料發(fā)生相互作用，摩擦產(chǎn)熱使柱體和板結(jié)構(gòu)連接界面的材料達(dá)到塑化狀態(tài)，塑化金屬在流動(dòng)摩擦頭端面的約束和驅(qū)動(dòng)下流動(dòng)，塑化金屬的流動(dòng)消除了焊接界面從而形成接頭，實(shí)現(xiàn)管板焊接。本發(fā)明在焊接過程不需要?dú)怏w保護(hù)，焊接無有害氣體產(chǎn)生、無焊絲損耗，是一種綠色、環(huán)保、高效的焊接方式，適用于輕質(zhì)合金，特別是鋁合金和銅合金的焊接。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例的板結(jié)構(gòu)未焊接前的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例的攪拌摩擦焊工具的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例的板結(jié)構(gòu)與柱體焊接時(shí)的工作原理示意圖；
[0024]圖4為本發(fā)明第二實(shí)施例的板結(jié)構(gòu)未焊接前的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖5為本發(fā)明第二實(shí)施例的攪拌摩擦焊工具的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖6為本發(fā)明第二實(shí)施例的板結(jié)構(gòu)與柱體焊接時(shí)的工作原理示意圖；
[0027]附圖標(biāo)號(hào)說明:
[0028]I夾持柄2摩擦頭3緊固頭4柱體5板結(jié)構(gòu)6焊點(diǎn)10攪拌摩擦焊工具21圓形卡槽51容納腔53夾緊腔
【具體實(shí)施方式】
[0029]為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照【附圖說明】本發(fā)明。
[0030]本發(fā)明提出一種焊接板結(jié)構(gòu)與柱體的攪拌摩擦焊接方法，用于將柱體焊接到板結(jié)構(gòu)的容納腔中，如圖1至圖3所示，以及如圖4至圖6所示，所述焊接板結(jié)構(gòu)與柱體的攪拌摩擦焊接方法包括:
[0031]步驟A:將柱體4豎直插入到所述板結(jié)構(gòu)5的容納腔51中，板結(jié)構(gòu)5為板狀，也稱為板狀體或板構(gòu)件，板結(jié)構(gòu)5可以為回轉(zhuǎn)體，與柱體4焊接后，板結(jié)構(gòu)5可以轉(zhuǎn)動(dòng)，柱體4為圓管或?qū)嵭膱A柱，容納腔51用于容納待焊接的柱體4 ;
[0032]步驟B:將攪拌摩擦焊工具10壓在所述柱體4之上，所述的攪拌摩擦焊工具10包括:能轉(zhuǎn)動(dòng)的夾持柄I和連接在所述夾持柄下方的摩擦頭2，所述摩擦頭2用于和所述柱體4、以及板結(jié)構(gòu)5相摩擦，實(shí)現(xiàn)攪拌摩擦焊接，此外，攪拌摩擦焊工具10還可以包括與夾持柄I連接的電機(jī)；
[0033]步驟C:通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述夾持柄I轉(zhuǎn)動(dòng)，壓緊并帶動(dòng)所述摩擦頭2轉(zhuǎn)動(dòng)，所述摩擦頭2與所述柱體4的上端面以及所述板結(jié)構(gòu)5的上端面接觸并保持T秒鐘，使所述柱體4的上端面與所述板結(jié)構(gòu)5的上端面的合金或金屬在摩擦熱的作用下塑化，塑化的所述合金或金屬發(fā)生塑性變形和流動(dòng)，形成板結(jié)構(gòu)5與柱體4的連接。相對(duì)于以前的焊接方式，如氬弧焊，或者熔化極氣體保護(hù)焊，此種焊接方式的接頭致密，無孔洞，縮松，隧道等缺陷，而且焊接時(shí)不產(chǎn)生有害氣體，是一種高效，綠色，環(huán)保的焊接方式。
[0034]焊接時(shí)摩擦頭2在夾持柄I的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，并緊密貼合柱體4和板結(jié)構(gòu)5的上表面(或上端面)，使其上表面的材料發(fā)生塑性變形和流動(dòng)，形成接頭實(shí)現(xiàn)管板構(gòu)件的連接。本發(fā)明的連接方法高效，快速、接頭無缺陷，是一種綠色，環(huán)保，高效，低成本的焊接方式，由于該板結(jié)構(gòu)與柱體的連接件使用廣泛，需求量大，利用本發(fā)明焊接板結(jié)構(gòu)與柱體的連接件，可以大幅降低生產(chǎn)成本，縮短制造周期，具有廣闊的應(yīng)用前景，并能產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
[0035]進(jìn)一步地，所述步驟C中，摩擦頭2轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸為豎直方向，摩擦頭2在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述摩擦頭的外徑大于所述柱體的外徑，以便焊點(diǎn)6或焊接位置位于柱體與板結(jié)構(gòu)5的容納腔51之間，形成穩(wěn)定的焊接。
[0036]本發(fā)明圖1至