[go: up one dir, main page]

CN111112822A - 一种线性摩擦焊接方法 - Google Patents

一种线性摩擦焊接方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111112822A
CN111112822A CN202010006151.3A CN202010006151A CN111112822A CN 111112822 A CN111112822 A CN 111112822A CN 202010006151 A CN202010006151 A CN 202010006151A CN 111112822 A CN111112822 A CN 111112822A
Authority
CN
China
Prior art keywords
welded
welding
workpieces
workpiece
linear friction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010006151.3A
Other languages
English (en)
Inventor
陶军
金俊龙
季亚娟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AVIC Manufacturing Technology Institute
Original Assignee
AVIC Beijing Aeronautical Manufacturing Technology Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AVIC Beijing Aeronautical Manufacturing Technology Research Institute filed Critical AVIC Beijing Aeronautical Manufacturing Technology Research Institute
Priority to CN202010006151.3A priority Critical patent/CN111112822A/zh
Publication of CN111112822A publication Critical patent/CN111112822A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
    • B23K20/122—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K33/00—Specially-profiled edge portions of workpieces for making soldering or welding connections; Filling the seams formed thereby

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

本发明公开了一种线性摩擦焊接方法，包括以下步骤：S1，选取两件待焊接工件；S2，将一件或两件待焊接工件前部的焊接端加工成尖端，所述尖端端部为平面，所述待焊接工件的侧面为平面或曲面；S3，采用线性摩擦焊接设备对两待焊接工件进行焊接。通过将待焊接工件的焊接端设计成尖端，使得线性摩擦焊设备能够焊接数倍于其原定最大可焊面积的待焊接工件；相比于其他焊接接头预热方法和通电加热方法，本发明的方案无需额外装置，更容易实现工程应用。本发明应用于焊接技术领域。

Description

一种线性摩擦焊接方法
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种线性摩擦焊接方法。
背景技术
线性摩擦焊焊接过程原理是其中一个工件高频往复振动，另一件在一定摩擦压力作用下与振动工件接触并发生相互摩擦产生摩擦热，最终形成连接接头。接头能否形成良好接头取决于单位面积上是否产生足够的热输入，对于同一种材料，截面积越大，所需要设备的激振力越大，若设备吨位不足，界面温度过低，焊接质量将较差，接头甚至“抱死”，无法实现塑性材料挤出并形成焊缝。通常情况下所焊零件的截面积超出设备能力后，只能依靠研制更大吨位的线性摩擦焊设备进行焊接。
日本IHI株式会社发明了在焊前对待焊零件的焊接面先预热至一定温度的方法(JP2014088857A)，由于材料软化，所需要的激振力下降，以此降低大面积试件焊接时对大吨位设备的要求。
“线性摩擦-电流复合热源焊接方法”(专利号：CN105562953A)与“载流线性摩擦焊接装置”(专利号：CN102303184A)提出的解决办法是在摩擦副中通入电流，利用电阻热来加热焊接界面，可降低对摩擦热的要求，减轻了机床的负荷，从而一定程度上提高了对大焊接面积工件的焊接质量。
但现有技术和专利文件公开的技术方案中，在焊接设备受到制约的情况下，其最大可焊面积仍然较低。
发明内容
(一)要解决的技术问题
一种线性摩擦焊接方法，能够使线性摩擦焊设备能够焊接数倍于其原定最大可焊面积的待焊接工件。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供了一种线性摩擦焊接方法，包括以下步骤：
S1，选取两件待焊接工件；
S2，将一件或两件待焊接工件前部的焊接端加工成尖端，所述尖端端部为平面，所述待焊接工件的侧面为平面或曲面；
S3，采用线性摩擦焊接设备对两待焊接工件进行焊接。
进一步改进的，两待焊接工件为同质材料或者异质材料。
进一步改进的，两待焊接工件为异质材料时，步骤S2中，两待焊接工件尖端的大小不同，两待焊接工件尖端的角度不同。尖端形状和尺寸应由技术人员根据工艺试验确定，可以确定两侧尖端形状和尺寸应不相同。
进一步改进的，所述尖端的面积为待焊接工件后部的横截面的1/3～2/3。
进一步改进的，所述待焊接工件的侧面为平面时，所述待焊接工件前部的尖端为斜凸台形，所述斜凸台的倾斜角度为30°～60°。
(三)有益效果
本发明中，焊接时，待焊接工件的焊接端加工成尖端，由于焊接初始时的界面截面积较小，需要较低的输出功率就可以摩擦生热并挤出飞边、不断缩短；焊接的同时待焊接工件后部的金属也因热传导作用被加热软化，随着缩短量不断增加，界面截面积增加，所需要的输出功率增大，但是由于金属已被加热软化，需要的热输入功率曲线可以以平稳趋势逐步增加。
本发明的方案与现有技术相比，进步点如下：
(1)通过将待焊接工件的焊接端设计成尖端，使得线性摩擦焊设备能够焊接数倍于其原定最大可焊面积的待焊接工件；
(2)相比于其他焊接接头预热方法和通电加热方法，本发明的方案无需额外装置，更容易实现工程应用。
附图说明
图1为线性摩擦焊接原理示意图；
图2为现有技术的线性摩擦焊接示意图；
图3为两待焊接工件的焊接端均为尖端时的焊接示意图；
图4为仅有一个待焊接工件的焊接端均为尖端时的焊接示意图；
图5为现有技术焊接时和本发明焊接时的需求功率对比示意图；
图6为待焊接工件前部的尖端为斜凸台形时的焊接示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参照图1至图6，一种线性摩擦焊接方法，包括以下步骤：
S1，选取两件待焊接工件；
S2，将一件或两件待焊接工件前部的焊接端加工成尖端，所述尖端端部为平面，所述待焊接工件的侧面为平面或曲面；
S3，采用线性摩擦焊接设备对两待焊接工件进行焊接。
请参照图2，现有技术中，线性摩擦焊接时，通常情况下，待焊接工件的焊接端为等截面焊接接头，焊接起始时刻对设备的输出功率要求最高，此时零件在室温状态，材料强度最高，要使得焊接过程得以进行需要克服较大的摩擦力，随着焊接过程进行，界面上温度升高，材料强度下降，所需要的输出功率得以下降，因此在零件截面积较大超出设备输出功率能力无法形成良好接头的情况下，有一部分主要是因为设备的起始输出功率不足。
本实施例中，焊接时，待焊接工件的焊接端加工成尖端，由于焊接初始时的界面截面积较小，需要较低的输出功率就可以摩擦生热并挤出飞边、不断缩短；焊接的同时待焊接工件后部的金属也因热传导作用被加热软化，随着缩短量不断增加，界面截面积增加，所需要的输出功率增大，但是由于金属已被加热软化，需要的热输入功率曲线可以以平稳趋势逐步增加。
本实施例的方案与现有技术相比，进步点如下：
(1)通过将待焊接工件的焊接端设计成尖端，使得线性摩擦焊设备能够焊接数倍于其原定最大可焊面积的待焊接工件；
(2)相比于其他焊接接头预热方法和通电加热方法，本实施例的方案无需额外装置，更容易实现工程应用。
图5中，原功率曲线为现有技术中焊接功率随时间的变化曲线，现功率曲线为本实施例的方案中焊接功率随时间的变化曲线。
本实施例中，作为上述技术方案的进一步改进，两待焊接工件为同质材料或者异质材料。两待焊接工件为同质材料是指两待焊接工件的材质相同，两焊接工件为异质材料是指两待焊接工件的材质不同。具体的，两待焊接工件由钛合金材料制成，钛合金尤是制造飞机的重要材料，因此，本实施例的方案非常适用于飞机零件的焊接。
本实施例中，作为上述技术方案的进一步改进，两待焊接工件为异质材料时，步骤S2中，两待焊接工件尖端的大小不同，两待焊接工件尖端的角度不同。尖端形状和尺寸应由技术人员根据工艺试验确定，可以确定两侧尖端形状和尺寸应不相同。
本实施例中，作为上述技术方案的进一步改进，待焊接工件尖端端面的面积大小与被焊接材料的高温强度以及热容、热传导系数等自身的物性参数相关，也是在工程中应用这种接头设计方法需要首先进行工艺优化确定的参量，对于一般的钛合金材料，尖端的面积为待焊接工件后部的横截面的1/3～2/3，优选的，尖端的面积为待焊接工件后部的横截面的1/3。
现有技术中，某钛合金飞机结构采用线性摩擦焊进行连接，其焊接截面积达到7500mm2，采用60吨线性摩擦焊设备焊接由于热输入量不够，焊接界面1出现孔洞、弱结合等缺陷。
为了克服上述缺陷，本实施例中，所述待焊接工件的侧面为平面时，所述待焊接工件前部的尖端为斜凸台形，斜凸台的倾斜角度为30°～60°，优选的，斜凸台的倾斜角度为45°。优选的，所述尖端端面的面积为3900mm2，所述斜凸台的高度为10mm。图6中的A表示缩短量范围。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种线性摩擦焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，选取两件待焊接工件；
S2，将一件或两件待焊接工件前部的焊接端加工成尖端，所述尖端端部为平面，所述待焊接工件的侧面为平面或曲面；
S3，采用线性摩擦焊接设备对两待焊接工件进行焊接。
2.根据权利要求1所述的线性摩擦焊接方法，其特征在于，两待焊接工件为同质材料或者异质材料。
3.根据权利要求2所述的线性摩擦焊接方法，其特征在于，两待焊接工件为异质材料时，步骤S2中，两待焊接工件尖端的大小不同，两待焊接工件尖端的角度不同。
4.根据权利要求1所述的线性摩擦焊接方法，其特征在于，所述尖端的面积为待焊接工件后部的横截面的1/3～2/3。
5.根据权利要求1所述的线性摩擦焊接方法，其特征在于，所述待焊接工件的侧面为平面时，所述待焊接工件前部的尖端为斜凸台形，所述斜凸台的倾斜角度为30°～60°。
CN202010006151.3A 2020-01-03 2020-01-03 一种线性摩擦焊接方法 Pending CN111112822A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010006151.3A CN111112822A (zh) 2020-01-03 2020-01-03 一种线性摩擦焊接方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010006151.3A CN111112822A (zh) 2020-01-03 2020-01-03 一种线性摩擦焊接方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111112822A true CN111112822A (zh) 2020-05-08

Family

ID=70486664

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010006151.3A Pending CN111112822A (zh) 2020-01-03 2020-01-03 一种线性摩擦焊接方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111112822A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112756769A (zh) * 2020-12-28 2021-05-07 西安理工大学 一种基于热力耦合条件的钛合金摩擦焊接头优化方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1486302A1 (ru) * 1987-05-27 1989-06-15 Vni Pi Tugoplavkikh Metall Способ сварки трением
JP2002283067A (ja) * 2001-03-21 2002-10-02 Japan Science & Technology Corp 非晶質合金の摩擦接合方法と接合部材
EP1555081A1 (en) * 2004-01-15 2005-07-20 ROLLS-ROYCE plc Friction welding process
EP2987583A1 (en) * 2014-08-06 2016-02-24 Rolls-Royce plc Rotary friction welding of tubular workpieces
US9321125B2 (en) * 2012-07-06 2016-04-26 Snecma Parts assembled through friction welding
CN107775184A (zh) * 2016-08-26 2018-03-09 劳斯莱斯有限公司 摩擦焊接工艺
CN109332993A (zh) * 2018-11-15 2019-02-15 中国航空制造技术研究院 一种薄壁叶片结构的焊接修复方法
EP3581317A1 (en) * 2018-06-11 2019-12-18 Rolls-Royce plc A method of linear friction welding

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1486302A1 (ru) * 1987-05-27 1989-06-15 Vni Pi Tugoplavkikh Metall Способ сварки трением
JP2002283067A (ja) * 2001-03-21 2002-10-02 Japan Science & Technology Corp 非晶質合金の摩擦接合方法と接合部材
EP1555081A1 (en) * 2004-01-15 2005-07-20 ROLLS-ROYCE plc Friction welding process
US9321125B2 (en) * 2012-07-06 2016-04-26 Snecma Parts assembled through friction welding
EP2987583A1 (en) * 2014-08-06 2016-02-24 Rolls-Royce plc Rotary friction welding of tubular workpieces
CN107775184A (zh) * 2016-08-26 2018-03-09 劳斯莱斯有限公司 摩擦焊接工艺
EP3581317A1 (en) * 2018-06-11 2019-12-18 Rolls-Royce plc A method of linear friction welding
CN109332993A (zh) * 2018-11-15 2019-02-15 中国航空制造技术研究院 一种薄壁叶片结构的焊接修复方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112756769A (zh) * 2020-12-28 2021-05-07 西安理工大学 一种基于热力耦合条件的钛合金摩擦焊接头优化方法
CN112756769B (zh) * 2020-12-28 2022-04-12 西安理工大学 一种基于热力耦合条件的钛合金摩擦焊接头优化方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104797372B (zh) 焊接辅助结合零件和用该零件连接元件的方法
CN101774069B (zh) 一种超细不锈钢筛网的精密焊接方法
CN103177979A (zh) 引线键合装置、工具及主体、半导体装置制造及键合方法
US20240055707A1 (en) Method of forming a brazed joint having molybdenum material
JP2019136748A (ja) 抵抗スポット溶接方法
CN111112822A (zh) 一种线性摩擦焊接方法
CN102821904B (zh) 在焊接过程中控制电极进入金属基板的压痕深度的方法
CN116352246B (zh) 一种铜厚板与多层铜箔的搅拌摩擦焊接方法
CN107160019A (zh) 一种半导体激光器微通道热沉叠片的焊接装置及方法
CN108788423B (zh) 一种实现超薄板与小直径棒材之间t型连接的焊接方法
WO2022190956A1 (ja) 異材固相接合方法及び異材固相接合構造物
Arjmand et al. Development of Cu-Cu joining technology by laser welding for terminal attach within power semiconductor package
CN104827661A (zh) 一种热塑性塑料的铆钉加热连接方法
CN113478067B (zh) 一种两段式异种材料搅拌摩擦焊方法
JP2011177763A (ja) 片側スポット溶接による接合品の製造方法
CN113681906B (zh) 热塑性纤维增强复合材料超声焊搭接接头的设计方法
CN213827620U (zh) 一种应用于电阻焊的焊针
US10449620B2 (en) Welding apparatus and welding method
KR100910465B1 (ko) 저항 용접용 전극
CN109564820A (zh) 具有断开保险功能的电气连接装置
Liu et al. Interconnection of Cu wire/Au plating pads using parallel gap resistance microwelding process
CN106583959B (zh) 一种用于新型铜铝复合母线的热熔焊接工艺
JP3529834B2 (ja) 銅部材の抵抗溶接方法
JP2002346757A (ja) プロジェクション溶接方法
CN109396627A (zh) 异种材料连接装置及连接方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200508

RJ01 Rejection of invention patent application after publication