本發明專利技術屬于焊接技術領域，公開了一種超聲波輔助回填式攪拌摩擦點焊裝置，其包括由夾緊環、攪拌套及攪拌針三部分組成的焊接工具、支撐底座、超聲探頭，變幅桿、換能器和超聲波發生器，支撐底座的上表面用于放置被焊工件，焊接工具設置于支撐底座的上方，其中，夾緊環與被焊工件的上表面緊密貼合，攪拌套和攪拌針分別在高速旋轉下對被焊工件進行下扎及回抽運動；超聲探頭與支撐底座的側部相抵，超聲探頭依次與變幅桿、換能器和超聲波發生器相連。本發明專利技術還公開了一種應用上述超聲波輔助回填式攪拌摩擦點焊裝置的焊接方法。采用本發明專利技術，能夠優化超聲加載結構，保證焊接過程中超聲波作用效果最大化，提高接頭材料流動性，提高焊點質量。提高焊點質量。提高焊點質量。
【技術實現步驟摘要】
一種超聲波輔助回填式攪拌摩擦點焊裝置及焊接方法
[0001]本專利技術屬于焊接
，特別是涉及一種超聲波輔助回填式攪拌摩擦點焊裝置及焊接方法。
技術介紹
[0002]回填式攪拌摩擦點焊是一種先進固相連接技術，由于其焊接過程中具有變形小，溫度低等特點，被廣泛應用于鋁合金等輕質金屬或鋁鋼等異質金屬的連接。
[0003]在同種金屬回填式攪拌摩擦點焊的焊接過程中，由于攪拌針和攪拌套的直徑不同，在下扎和回抽階段，攪拌針影響區和攪拌套影響區的線速度不同，這導致了攪拌針和攪拌套影響區出現不均勻的材料流動。因此，攪拌針影響區和攪拌套影響區晶粒形貌，組織結構類型差異較大，同時會出現攪拌區與母材及上下板材之間的連接處混合不充分的現象。在異種金屬回填式攪拌摩擦點焊的焊接過程中，為了增強材料的機械咬合，往往需要采用較高的轉速來提高材料流動性，但此時焊接熱輸入較大，會產較厚的金屬間過渡層，降低接頭質量。
[0004]利用超聲波輔助回填式攪拌摩擦點焊是解決上訴問題的新方法，基于超聲振動誘導塑性變形的原理，增強焊接過程中的流動性，細化晶粒，提高組織均勻性，消除上下板材間或攪拌區與母材間連接界面材料混合不充分的現象。在焊接異種金屬時，可以誘導材料塑性軟化，在較低轉速的情況下可以實現較強的機械咬合，同時，不提高焊接溫度，能夠抑制IMCs的生成。
[0005]目前攪拌摩擦焊超聲加載方式主要分為三種：第一種沿著攪拌頭中心軸線方向垂直作用在攪拌針上，但由于回填式攪拌摩擦點焊機的特殊結構，攪拌套和攪拌針為分體式結構，這種加載方式超聲效果較差，且難以實現；第二種是利用外置連接結構，將超聲探頭直接作用于板材表面，但由于點焊機支撐底座較窄，焊點空間有限，同時超聲探頭與攪拌中心間存在一定距離，因此超聲作用范圍受限，同時超聲作用效果較弱；第三種是超聲探頭軸線與攪拌針軸線垂直，側向加載，但由于回填式攪拌摩擦點焊壓緊環直徑較小，且為圓柱體，超聲探頭抵住其側面時，無定位限制，自由度較高，因此這種方式難以實現。
技術實現思路
[0006]本專利技術要解決的技術問題是提供一種超聲波輔助回填式攪拌摩擦點焊裝置及焊接方法，能夠優化超聲加載結構，保證焊接過程中超聲波作用效果最大化，提高接頭材料流動性，提高焊點質量。
[0007]為了實現上述目的，本專利技術的一個方面提供了一種超聲波輔助回填式攪拌摩擦點焊裝置，其包括由夾緊環、攪拌套及攪拌針三部分組成的焊接工具，還包括支撐底座、超聲探頭，變幅桿、換能器和超聲波發生器，所述支撐底座的上表面用于放置被焊工件，所述焊接工具設置于所述支撐底座的上方，其中，所述夾緊環與被焊工件的上表面緊密貼合，所述攪拌套和所述攪拌針分別在高速旋轉下對被焊工件進行下扎及回抽運動；所述超聲探頭與
所述支撐底座的側部相抵，所述超聲探頭依次與所述變幅桿、所述換能器和所述超聲波發生器相連。
[0008]作為本專利技術的優選方案，所述的超聲波輔助回填式攪拌摩擦點焊裝置還包括固定卡具，所述固定卡具與所述支撐底座固定連接，所述超聲探頭可拆卸地安裝在所述固定卡具上。
[0009]作為本專利技術的優選方案，所述固定卡具的上表面與所述支撐底座的上表面平齊。
[0010]作為本專利技術的優選方案，所述支撐底座的頂部為圓盤狀結構，所述固定卡具由兩個形狀大小相同且帶有半圓孔結構的矩形塊構成，所述半圓孔結構的直徑與所述圓盤狀結構的直徑相同；所述固定卡具遠離所述半圓孔結構的側面設有兩個螺栓安裝孔，所述螺栓安裝孔為通孔。
[0011]作為本專利技術的優選方案，所述固定卡具中的一塊矩形塊遠離所述半圓孔結構的側面設有貫穿至所述半圓孔結構的超聲安裝孔，所述超聲安裝孔為螺紋孔，所述超聲探頭設有與所述超聲安裝孔螺紋連接的螺紋部。
[0012]另外，本專利技術的另一個方面還提供了一種應用上面各項內容所述的超聲輔助回填式攪拌摩擦點焊裝置的焊接方法，其包括以下步驟：
[0013]步驟一，利用砂紙將被焊工件表面的氧化層去除，以搭接的形式置于支撐底座上；
[0014]步驟二，將固定卡具固定在支撐底座上，使固定卡具的上表面與支撐底座的上表面保持水平，調整超聲探頭在固定卡具上的安裝位置，使超聲探頭與支撐底座相抵；
[0015]步驟三，開啟超聲發生器，設置超聲頻率為20kHZ－40kHZ，振幅40μm－80μm，啟動焊接工具，開始焊接，具體焊接過程如下：壓緊環以一定下壓力壓緊被焊工件，防止板材移動以及塑化材料溢出；同時，攪拌套以200－6000rpm轉速旋轉，并以0.05－20mm/min的速度下扎；攪拌針以200－6000rpm旋轉速度旋轉，以攪拌套下扎速度的2倍進行向上回抽，保證被攪拌套擠出的材料剛好填滿由于攪拌針回抽所留下的空腔；攪拌套和攪拌針到達設定下扎位置后，原地停留旋轉0－2min，使被焊材料的充分攪拌；最后攪拌套和攪拌針保持旋轉，分別進行回抽和下壓，直至回到初始位置；
[0016]步驟四，焊接完成后，超聲繼續振動5－60s，關閉超聲，焊接過程結束。
[0017]實施本專利技術實施例的超聲波輔助回填式攪拌摩擦點焊裝置及焊接方法，與現有技術相比，其有益效果在于：
[0018]本專利技術優化了超聲加載結構，將超聲探頭與支撐底座的側部進行相抵，使得超聲探頭更加靠近于攪拌中心，使得超聲探頭發出超聲波經支撐底座直接傳遞到被焊工件上，從而保證焊接過程中超聲波的振動效果最大化，提高接頭材料流動性，提高焊點質量。
附圖說明
[0019]圖1是本專利技術實施例提供的一種超聲波輔助回填式攪拌摩擦點焊裝置的結構示意圖；
[0020]圖2是支撐底座的結構示意圖；
[0021]圖3是固定卡具的結構示意圖。
[0022]圖中標記：
[0023]1、夾緊環；2、攪拌套；3、攪拌針；4、支撐底座；5、超聲探頭；6、變幅桿；7、換能器；8、
超聲波發生器；9、固定卡具；10、被焊工件；11、圓盤狀結構，12、半圓孔結構，13、螺栓安裝孔，14、超聲安裝孔。
具體實施方式
[0024]下面結合附圖和實施例，對本專利技術的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本專利技術，但不用來限制本專利技術的范圍。
[0025]在本專利技術的描述中，應當理解的是，本專利技術采用術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本專利技術和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本專利技術的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0026]如圖1至圖3所示，本專利技術優選實施例提供的超聲波輔助回填式攪拌摩擦點焊裝置，其包括由夾緊環1、攪拌套2及攪拌針3三部分組成的焊接工具，還包括支撐底座4、超聲探頭5，變幅桿6、換能器7和超聲波發生器8，所述支撐底座4的上表面用本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.一種超聲波輔助回填式攪拌摩擦點焊裝置，包括由夾緊環、攪拌套及攪拌針三部分組成的焊接工具，其特征在于，還包括支撐底座、超聲探頭，變幅桿、換能器和超聲波發生器，所述支撐底座的上表面用于放置被焊工件，所述焊接工具設置于所述支撐底座的上方，其中，所述夾緊環與被焊工件的上表面緊密貼合，所述攪拌套和所述攪拌針分別在高速旋轉下對被焊工件進行下扎及回抽運動；所述超聲探頭與所述支撐底座的側部相抵，所述超聲探頭依次與所述變幅桿、所述換能器和所述超聲波發生器相連。2.根據權利要求1所述的超聲波輔助回填式攪拌摩擦點焊裝置，其特征在于，還包括固定卡具，所述固定卡具與所述支撐底座固定連接，所述超聲探頭可拆卸地安裝在所述固定卡具上。3.根據權利要求2所述的超聲波輔助回填式攪拌摩擦點焊裝置，其特征在于，所述固定卡具的上表面與所述支撐底座的上表面平齊。4.根據權利要求3所述的超聲波輔助回填式攪拌摩擦點焊裝置，其特征在于，所述支撐底座的頂部為圓盤狀結構，所述固定卡具由兩個形狀大小相同且帶有半圓孔結構的矩形塊構成，所述半圓孔結構的直徑與所述圓盤狀結構的直徑相同；所述固定卡具遠離所述半圓孔結構的側面設有兩個螺栓安裝孔，所述螺栓安裝孔為通孔。5.根據權利要求4所述的超聲波輔助回填式攪拌摩擦點焊裝置，其特征在于，所述固定卡具中的一塊...
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙運強，尤佳慶，劉甲坤，于凡琪，李聰，林志成，董春林，
申請(專利權)人：廣東省科學院中烏焊接研究所，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。