專利名稱：用于異種材料連接的攪拌摩擦瞬時(shí)液相擴(kuò)散焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于異種材料連接的攪拌摩擦瞬時(shí)擴(kuò)散焊接方法，屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
新材料的發(fā)展，使得異種材料的復(fù)合結(jié)構(gòu)在航天、航空以及汽車等工業(yè)領(lǐng)域具有非常大的應(yīng)用前景。近年來，在異種材料的應(yīng)用中，經(jīng)常遇到這些材料本身或其與其他材料的連接問題，一些新材料，如陶瓷、復(fù)合材料、金屬間化合物、非晶態(tài)材料、單晶合金等可焊接性較差，采用傳統(tǒng)的熔焊技術(shù)往往無法焊接或焊接后接頭的力學(xué)性能較差。目前，擴(kuò)散焊已經(jīng)成為異種材料焊接的主要方法。擴(kuò)散焊是在一定溫度和壓力下將兩種待焊物質(zhì)的焊接表面相互接觸，通過微觀塑性變形或通過焊接面產(chǎn)生微量液相而擴(kuò) 大待焊表面的物理接觸，從而使原子間不斷擴(kuò)散并相互滲透，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合的一種焊接方法。相比于熔焊來說，擴(kuò)散焊的接合區(qū)域無凝固組織、不生成氣孔、宏觀裂紋等缺陷。但是，擴(kuò)散焊是在材料的原子水平上實(shí)現(xiàn)焊接，焊接過程中需要持續(xù)的高溫和壓力作用，為了滿足高溫和壓力需要，現(xiàn)有擴(kuò)散焊一般都需要另行加裝固定設(shè)備來提供恒溫?zé)嵩矗@無疑增大了焊接成本；另外，由于擴(kuò)散焊在整個(gè)連接界面都需要實(shí)現(xiàn)原子擴(kuò)散，而固定設(shè)備在焊接過程中提供的熱源一般不進(jìn)行移動(dòng)，這無疑使得擴(kuò)散焊連接界面的尺寸容易受到設(shè)備的限制；同樣的，由于受到固定設(shè)備的限制，擴(kuò)散焊接對(duì)焊接場(chǎng)地及空間提出了更高的要求。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有擴(kuò)散焊接技術(shù)的成本高、易于受到接頭尺寸以及焊接場(chǎng)地等環(huán)境限制的缺陷，從而提供一種攪拌摩擦瞬時(shí)液相擴(kuò)散焊接方法。為此，本發(fā)明提供一種用于異種材料連接的攪拌摩擦擴(kuò)散焊接方法，至少 包括以下步驟
A.制作由異種材料拼合的待焊接頭；
B.在所述待焊接頭的接合區(qū)域添加中間層物質(zhì)；
C.將攪拌頭旋轉(zhuǎn)插入所述待焊接頭，與所述待焊接頭進(jìn)行摩擦生熱，使焊接溫度高于異種材料與中間層物質(zhì)的共晶溫度，待所述中間層物質(zhì)形成局部液相后，沿著焊縫移動(dòng)所述攪拌頭，直至焊接結(jié)束。在所述步驟C中，在所述焊縫加熱部位的后側(cè)加裝可移動(dòng)的熱源，
用于對(duì)經(jīng)過所述攪拌頭攪拌的摩擦區(qū)域進(jìn)行保溫。所述可移動(dòng)的熱源距離所述焊縫加熱部位的后側(cè)的距離為3_15mm。在所述步驟B中，添加的所述中間層物質(zhì)的的厚度為80-180 μ m。在所述步驟B中，所述中間層物質(zhì)采用墊片、粉末或者表面鍍膜中的任一 種形式添加。
在所述步驟A中制作的所述待焊接頭為搭接接頭。在所述步驟A采用搭接接頭時(shí)，所述攪拌頭的軸肩尺寸d不小于所述中間 層物質(zhì)的寬度。在所述步驟A中，所述搭接接頭的形成過程為先在待焊接的一種材料的
待焊界面上形成水平傾斜角為Θ的水平搭接界面，再在待焊接的另一種材料的待焊界面上形成其水平傾斜角與Θ互為補(bǔ)角的水平搭接界面，然后將兩個(gè)水平搭接界面拼合形成水平搭接接頭。將所述水平傾斜角Θ、攪拌頭的軸肩直徑d以及所述待焊接頭的厚度a 的關(guān)系設(shè)置為
d > 2a cot Θ。 在所述步驟A中還包括分別在所述水平搭接界面上設(shè)置高度為h的豎直搭接界面的步驟，所述豎直搭接接面位于所述斜面的上部或者下部，將所述高度h、所述水平傾斜角Θ、所述攪拌頭的軸肩直徑d以及所述待焊接頭的厚度a的關(guān)系設(shè)置為
d > 2(a — h) cot Θ。本發(fā)明提供的用于異種材料連接的攪拌摩擦瞬時(shí)液相擴(kuò)散焊接方法，具有以下優(yōu)
占-
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本發(fā)明提供的用于異種材料連接的攪拌摩擦瞬時(shí)液相擴(kuò)散焊接方法，將攪拌摩擦焊與擴(kuò)散焊相結(jié)合，利用攪拌摩擦所產(chǎn)生的熱作為擴(kuò)散焊的熱源，在焊接的過程中可以通過不斷的移動(dòng)攪拌頭來移動(dòng)熱源，從而完成對(duì)待焊接頭的不同區(qū)域的焊接，焊接過程中不需要另行設(shè)置固定設(shè)備，并且可以焊接各種形狀和尺寸的待焊接頭，避免了現(xiàn)有技術(shù)中需要另行設(shè)置固定設(shè)備來提供熱源而導(dǎo)致的成本加大以及待焊接頭的尺寸和形狀容易受到焊接設(shè)備的限制的缺陷，具有成本低，適用范圍廣泛的優(yōu)點(diǎn)。并且，在焊接過程中，通過添加中間層物質(zhì)，改善了表面接觸條件，從而降低對(duì)待焊表面的制備質(zhì)量要求，降低所需的焊接壓力；改善擴(kuò)散條件，加速擴(kuò)散過程，從而可降低焊接溫度，縮短焊接時(shí)間；改善冶金反應(yīng)，避免(或減少)形成脆性金屬間化合物；避免或減少因被焊材料之間物理化學(xué)性能差異過大所引起的熱應(yīng)力過大，容易出現(xiàn)擴(kuò)散孔洞等缺陷，總而言之，中間層的加入不但使得焊接過程容易從傳統(tǒng)擴(kuò)散焊接的固定的熱源設(shè)備和壓力設(shè)備中解放出來，使得攪拌摩擦焊與擴(kuò)散焊更容易實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)的結(jié)合，也縮短了焊接時(shí)間，并極大了改善了焊縫的力學(xué)性能。另外，在連接過程開始時(shí)中間層熔化形成液相，液體金屬浸潤(rùn)母材表面填充毛細(xì)間隙，形成致密的連接界面，隨后，在保溫過程中，借助固液相之間的相互擴(kuò)散使液相合金的成分向高熔點(diǎn)側(cè)變化，最終發(fā)生等溫凝固和固相成分均勻化，使結(jié)合區(qū)域的組織與母材接近，不會(huì)殘留凝固鑄態(tài)組織，從而進(jìn)一步提高了焊縫的力學(xué)性能。并且，由于瞬時(shí)液相擴(kuò)散焊時(shí)間主要由等溫凝固與成分均勻化時(shí)間決定，一般為幾分鐘，本發(fā)明將攪拌摩擦和瞬時(shí)液相擴(kuò)散焊結(jié)合，在攪拌頭的作用下，母材及中間層都產(chǎn)生了強(qiáng)烈的塑性變形，晶粒度和位錯(cuò)密度會(huì)急劇增大，大量的晶界及位錯(cuò)為原子的擴(kuò)散提供了快速通道，且宏觀上攪拌頭的轉(zhuǎn)動(dòng)又使其周圍材料均勻分布，這將大大減少瞬時(shí)液相擴(kuò)散焊的時(shí)間，所以拌摩擦瞬時(shí)液相擴(kuò)散焊連接溫度會(huì)少于常規(guī)瞬時(shí)液相擴(kuò)散焊。


為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中
圖I是本發(fā)明的實(shí)施例I中采用的對(duì)接接頭與攪拌頭配合的結(jié)構(gòu)示意 圖2是本發(fā)明的實(shí)施例2中采用的搭接接頭與攪拌頭配合的結(jié)構(gòu)示意 圖3是本發(fā)明的實(shí)施例3中采用的搭接接頭與攪拌頭配合的結(jié)構(gòu)示意 圖4是本發(fā)明的實(shí)施4中采用的搭接接頭與攪拌頭配合的一種結(jié)構(gòu)示意 圖5是本發(fā)明的實(shí)施例4中采用的搭接接頭與攪拌頭配合的另一種結(jié)構(gòu)示意 圖中附圖標(biāo)記表為
I-鋁/鋁合金板；2_不銹鋼/鈦板；3_中間層物質(zhì)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I
發(fā)明提供一種用于鋁合金與不銹鋼連接的攪拌摩擦瞬時(shí)液相擴(kuò)散焊接方法，包括以下步驟
A.將Ni粉和Cu粉混合均勻，制備成噴涂液，采用熱噴涂的方式將所述噴涂液噴涂到所述不銹鋼板2的焊接面上，形成厚度為IOOym的Ni-Cu鍍層，所述Ni-Cu鍍層作為鋁合金和不銹鋼的中間層物質(zhì)3 ；
B.將經(jīng)過步驟A的不銹鋼板2和鋁合金板I拼合形成對(duì)接接頭，見圖I;
C.將攪拌頭旋轉(zhuǎn)插入所述待焊接頭，與所述待焊接頭進(jìn)行摩擦生熱，使焊接溫度高于異種材料與中間層物質(zhì)的共晶溫度，待所述中間層物質(zhì)3形成局部液相后，沿著焊縫移動(dòng)所述攪拌頭，直至焊接結(jié)束。本實(shí)施例中的所述Ni-Cu鍍層的厚度只是較佳的實(shí)施方式，所述Ni-Cu 鍍層的厚度為80 μ m-180 μ m時(shí)，都能滿足焊接要求。為了保證擴(kuò)散溫度，便于原子間的充分?jǐn)U散，在所述步驟C中，在所述焊縫的加熱部位的后側(cè)加裝可移動(dòng)的電弧熱，其距離加熱部位的后側(cè)的距離可以為3-15mm，在本實(shí)施例中，具體的距離為3mm。不同材料的連接如鋁(鋁合金)與不銹鋼的連接，由于鋁與不銹鋼物理性能相差很大，單純攪拌摩擦焊不易形成良好接頭且工藝參數(shù)要求苛刻，金屬間化合物是影響鋁與不銹鋼焊接的主要問題，金屬間化合物的厚度有個(gè)臨界值，小于此臨界值化合物的存在可以增加接頭的結(jié)合強(qiáng)度，大于此值則降低接頭強(qiáng)度。而攪拌摩擦擴(kuò)散焊恰好可以通過攪拌減小擴(kuò)散焊形成的金屬間化合物的厚度，使接頭兼有攪拌摩擦焊與擴(kuò)散焊的特點(diǎn)，擁有更好的使用性能。對(duì)于異種材料的焊接，尤其是物理性能相差很大的材料如鋁(鋁合金)和不銹鋼鋼的連接，常常會(huì)在接頭產(chǎn)生缺陷，或出現(xiàn)弱連接，使接頭達(dá)不到使用要求，而通過將攪拌摩擦焊接和瞬時(shí)液相擴(kuò)散焊接相結(jié)合，使接頭在異種材料連接處產(chǎn)生過渡層，減少因物理性能差異大而導(dǎo)致的連接減弱，使異種材料連接接頭兼有攪拌摩擦焊與瞬時(shí)液相擴(kuò)散焊的特點(diǎn)，從而強(qiáng)化異種材料連接，特別是物理性能差異較大的材料。
本實(shí)施例中，采用對(duì)接接頭，中間層物質(zhì)全部在攪拌頭的直接作用區(qū)。由于攪拌作用，中間層在接頭處被打碎，形成許許多多的微觀的、動(dòng)態(tài)的瞬時(shí)液相連接形式，在熱作用下熔化形成液相，填充接頭的毛細(xì)間隙形成微觀瞬時(shí)液相擴(kuò)散焊接頭。這樣就形成了以攪拌摩擦焊為主伴有瞬時(shí)液相擴(kuò)散焊的接頭。實(shí)施例2
本實(shí)施例提供一種用于鋁板和不銹鋼板連接的攪拌摩擦瞬時(shí)液相擴(kuò)散焊接方法及包括以下步驟
A.不銹鋼板2和鋁板I拼合形成水平搭接接頭，所述鋁板I和不銹鋼2
分別具有傾斜的水平搭接界面，所述鋁母材的水平搭接界面的水平傾斜角Θ與所述不銹鋼母材的水平搭接界面的水平傾斜角互為補(bǔ)角，兩者通過搭接界面配合后形成所述水平搭接接頭，見圖2 ； B.在所述鋁板I和所述不銹鋼板2之間添加由鎳制成的金屬薄片作為中 間層物質(zhì)3，所述中間層物質(zhì)的厚度為80 μ m ;
C.將攪拌頭旋轉(zhuǎn)插入所述待焊接頭，與所述待焊接頭進(jìn)行摩擦生熱，使
焊接溫度高于異種材料與中間層物質(zhì)的共晶溫度，待所述中間層物質(zhì)3形成局部液相后，沿著焊縫移動(dòng)所述攪拌頭，直至焊接結(jié)束。其中，將所述水平傾斜角Θ、攪拌頭的軸肩直徑d以及鋁合金母材和不
銹鋼母材的厚度a的關(guān)系設(shè)置為d > IacotQ ，更為具體的，在本實(shí)施例
中，所述鋁板I的搭接界面的水平傾斜角Θ為45°，所述不銹鋼板2的搭接界面的水平傾斜角為135°，所述厚度a均為30_，所述軸肩直徑d至少為60_。本實(shí)施例中的所述中間層物質(zhì)3的厚度(80 μ m)只是較佳的實(shí)施方式，對(duì)于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的核心目的來說，所述Ni-Cu鍍層的厚度為80 μ m-180 μ m時(shí)，都能滿足焊接要求。為了保證擴(kuò)散溫度，便于原子間的充分?jǐn)U散，在所述步驟C中，在所述焊縫的加熱部位的后側(cè)加裝可移動(dòng)的電弧熱，其距離加熱部位的后側(cè)的距離可以為3-15mm，在本實(shí)施例中，具體的距離為15mm。在本實(shí)施例中，采用搭接接頭，搭接形式中，在攪拌頭直接作用區(qū)，由于攪拌作用，中間層在接頭處被打碎，形成許許多多的微觀的、動(dòng)態(tài)的瞬時(shí)液相連接形式，在熱作用下熔化形成液相，填充接頭的毛細(xì)間隙形成微觀瞬時(shí)液相擴(kuò)散焊接頭。這樣就形成了以攪拌摩擦焊為主伴有瞬時(shí)液相擴(kuò)散焊的接頭。而對(duì)于攪拌頭不能直接作用的區(qū)域，中間層會(huì)在軸肩及攪拌頭的熱作用下，熔化形成液相，液體金屬浸潤(rùn)填充母材間的毛細(xì)間隙，產(chǎn)生致密的連接界面，形成以瞬時(shí)液相擴(kuò)散焊為主的接頭。實(shí)施例3
本實(shí)施例提供一種用于鋁板和鈦板連接的攪拌摩擦瞬時(shí)液相擴(kuò)散焊接方法，包括以下步驟
A.鈦板2和鋁板I拼合形成水平搭接接頭，所述鋁板I和鈦板2分別具有傾斜的水平搭接界面和位于所述水平搭接界面上的高度為h的豎直的搭接界面，所述鋁板I的水平搭接界面的水平傾斜角Θ與所述鈦板2的水平搭接界面的水平傾斜角互為補(bǔ)角，兩者通過搭接界面配合后形成所述水平搭接接頭，見圖3 ；B.在所述鋁板I和所述鈦板2之間添加由鎳制成的金屬薄片作為中間層 物質(zhì)3，在此，所述中間層物質(zhì)3也可以通過粉末或者鍍層的形式添加；
C.將攪拌頭旋轉(zhuǎn)插入所述待焊接頭，與所述待焊接頭進(jìn)行摩擦生熱，使焊接溫度高于異種材料與中間層物質(zhì)的共晶溫度，待所述中間層物質(zhì)3形成局部液相后，沿著焊縫移動(dòng)所述攪拌頭，直至焊接結(jié)束。其中，將所述水平傾斜角Θ、攪拌頭的軸肩直徑d、豎直搭接界面的高度h以及鋁
合金母材和不鎊鋼母材的厚度a的關(guān)系設(shè)置為d > 2{α — h} cot Θ，更為
具體的，所述鋁板I的搭接界面的水平傾斜角Θ為30°，所述鈦板2的搭接界面的水平傾斜角為150°，所述厚度a均為30mm，所述高度h為10mm，所述軸肩直徑d至少為69mm。本實(shí)施例中的作為中間層物質(zhì)3的所述金屬薄片的厚度為180 μ m，其實(shí)，所述中間層物質(zhì)3的厚度在80 μ m-180 μ m時(shí)，都能滿足焊接要求。
為了保證擴(kuò)散溫度，便于原子間的充分?jǐn)U散，在所述步驟C中，在所述焊縫的加熱部位的后側(cè)加裝可移動(dòng)的電弧熱，其距離加熱部位的后側(cè)的距離可以為3-15mm，在本實(shí)施例中，具體的距離為10mm。在本實(shí)施例中，采用搭接接頭，搭接形式中，在攪拌頭直接作用區(qū)，由于攪拌作用，中間層在接頭處被打碎，形成許許多多的微觀的、動(dòng)態(tài)的瞬時(shí)液相連接形式，在熱作用下熔化形成液相，填充接頭的毛細(xì)間隙形成微觀瞬時(shí)液相擴(kuò)散焊接頭。這樣就形成了以攪拌摩擦焊為主伴有瞬時(shí)液相擴(kuò)散焊的接頭。而對(duì)于攪拌頭不能直接作用的區(qū)域，中間層會(huì)在軸肩及攪拌頭的熱作用下，熔化形成液相，液體金屬浸潤(rùn)填充母材間的毛細(xì)間隙，產(chǎn)生致密的連接界面，形成以瞬時(shí)液相擴(kuò)散焊為主的接頭。實(shí)施例4
本實(shí)施例提供一種用于鋁板和鈦板連接的攪拌摩擦瞬時(shí)液相擴(kuò)散焊接方法，包括以下步驟
A.鈦板2和鋁板I拼合形成豎直的搭接接頭，見圖4和圖5;
B.在所述鋁板I和所述鈦板2之間添加由鎳制成的金屬薄片作為中間層 物質(zhì)3，在此，所述中間層物質(zhì)3也可以通過粉末或者鍍層的形式添加；
C.將攪拌頭旋轉(zhuǎn)插入所述待焊接頭，與所述待焊接頭進(jìn)行摩擦生熱，使
焊接溫度高于異種材料與中間層物質(zhì)的共晶溫度，待所述中間層物質(zhì)3形成局部液相后，沿著焊縫移動(dòng)所述攪拌頭，直至焊接結(jié)束。所述攪拌頭的軸肩直徑d為69mm，大于所述中間層物質(zhì)的寬度D，D為30mm。本實(shí)施例中的作為中間層3的所述金屬薄片的厚度為150 μ m，其實(shí)，所述中間層物質(zhì)3的厚度在80 μ m-180 μ m時(shí)，都能滿足焊接要求。為了保證擴(kuò)散溫度，便于原子間的充分?jǐn)U散，在所述步驟C中，在所述焊縫的加熱部位的后側(cè)加裝可移動(dòng)的電弧熱，其距離加熱部位的后側(cè)的距離可以為3-15mm，在本實(shí)施例中，具體的距離為10mm。在本實(shí)施例中，采用搭接接頭，搭接形式中，在攪拌頭直接作用區(qū)，由于攪拌作用，中間層在接頭處被打碎，形成許許多多的微觀的、動(dòng)態(tài)的瞬時(shí)液相連接形式，在熱作用下熔化形成液相，填充接頭的毛細(xì)間隙形成微觀瞬時(shí)液相擴(kuò)散焊接頭。這樣就形成了以攪拌摩擦焊為主伴有瞬時(shí)液相擴(kuò)散焊的接頭。而對(duì)于攪拌頭不能直接作用的區(qū)域，中間層會(huì)在軸肩及攪拌頭的熱作用下，熔化形成液相，液體金屬浸潤(rùn)填充母材間的毛細(xì)間隙，產(chǎn)生致密的連接界面，形成以瞬時(shí)液相擴(kuò)散焊為主的接頭。本實(shí)施例中，高度為h的豎直的搭接界面可以保證在添加中間層物質(zhì)的基礎(chǔ)上減小接頭焊縫的寬度，降低對(duì)攪拌頭軸肩的要求。上述實(shí)施例1-4中采用的焊接設(shè)備以通用的攪拌摩擦焊接設(shè)備為主。工藝參數(shù)要根據(jù)所焊材料的性質(zhì)與接頭連接形式來選定。主要考慮熱輸入與焊接時(shí)間。熱輸入是保證發(fā)生擴(kuò)散連接的首要條件，連接時(shí)間則是發(fā)生擴(kuò)散程度的決定因素。這兩個(gè)因素都與攪拌摩擦焊的攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度和焊接速度相關(guān)。旋轉(zhuǎn)速度增大，焊接速度減少，則熱輸入大，連接時(shí)間久，這非常有利于擴(kuò)散焊的進(jìn)行，但過大的轉(zhuǎn)速會(huì)增大攪拌頭的消耗且對(duì)焊接設(shè)備要求更高，也會(huì)降低生產(chǎn)效率。而小的旋轉(zhuǎn)速度，大的焊接速度會(huì)導(dǎo)致連接不上?？傊?，合理的選擇攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度與焊接速度是攪拌摩擦擴(kuò)散焊的關(guān)鍵。
顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.用于異種材料連接的攪拌摩擦瞬時(shí)液相擴(kuò)散焊接方法，其特征在于 至少包括以下步驟 制作由異種材料拼合的待焊接頭； 在所述待焊接頭的接合區(qū)域添加中間層物質(zhì)； 將攪拌頭旋轉(zhuǎn)插入所述待焊接頭，與所述待焊接頭進(jìn)行摩擦生熱，使 焊接溫度高于異種材料與中間層物質(zhì)的共晶溫度，待所述中間層物質(zhì)形成局部液相后，沿著焊縫移動(dòng)所述攪拌頭，直至焊接結(jié)束。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于異種材料連接的攪拌摩擦瞬時(shí)液相擴(kuò)散焊 接方法，其特征在于在所述步驟C中，在所述焊縫的加熱部位的后側(cè)加裝可移動(dòng)的熱源，用于對(duì)經(jīng)過所述攪拌頭攪拌的摩擦區(qū)域進(jìn)行保溫。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于異種材料連接的攪拌摩擦瞬時(shí)液相擴(kuò)散焊 接方法，其特征在于所述可移動(dòng)的熱源距離所述焊縫加熱部位的后側(cè)的距離為
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的用于異種材料連接的攪拌摩擦瞬時(shí) 液相擴(kuò)散焊接方法，其特征在于在所述步驟B中，添加的所述中間層物質(zhì)的厚度為80-180 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的用于異種材料連接的攪拌摩擦瞬時(shí) 液相擴(kuò)散焊接方法，其特征在于在所述步驟B中，所述中間層物質(zhì)采用墊片、粉末或者表面鍍膜中的任一種形式添加。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的用于異種材料連接的攪拌摩擦瞬時(shí) 液相擴(kuò)散焊接方法，其特征在于在所述步驟A中制作的所述待焊接頭為搭接接頭。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于異種材料連接的攪拌摩擦瞬時(shí)液相擴(kuò)散焊接方法，其特征在于在所述步驟A采用搭接接頭時(shí)，所述攪拌頭的軸肩尺寸d不小于所述中間層物質(zhì)的覽度。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的用于異種材料連接的攪拌摩擦瞬時(shí)液相擴(kuò)散焊接方法，其特征在于在所述步驟A中，所述搭接接頭的形成過程為先在待焊接的一種材料的待焊界面上形成水平傾斜角為Θ的水平搭接界面，再在待焊接的另一種材料的待焊界面上形成其水平傾斜角與Θ互為補(bǔ)角的水平搭接界面，然后將兩個(gè)水平搭接界面拼合形成水平搭接接頭。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于異種材料連接的攪拌摩擦瞬時(shí)液相擴(kuò)散焊接方法，其特征在于將所述水平傾斜角Θ、攪拌頭的軸肩直徑d以及所述待焊接頭的厚度a的關(guān)系設(shè)置為d > 2q cot Θ。
10..根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于異種材料連接的攪拌摩擦瞬時(shí)液相擴(kuò)散焊接方法，其特征在于在所述步驟A中還包括分別在所述水平搭接界面上設(shè)置高度為h的豎直搭接界面的步驟，所述豎直搭接接面位于所述斜面的上部或者下部，將所述高度h、所述水平傾斜角Θ、所述攪拌頭的軸肩直徑d以及所述待焊接頭的厚度a的關(guān)系設(shè)置為d≥2(a-h)cotθ
全文摘要
本發(fā)明提供的用于異種材料連接的攪拌摩擦瞬時(shí)擴(kuò)散焊接方法，將攪拌摩擦焊與擴(kuò)散焊相結(jié)合，利用攪拌摩擦所產(chǎn)生的熱作為擴(kuò)散焊的熱源，在焊接的過程中可以通過不斷的移動(dòng)攪拌頭來移動(dòng)熱源，從而完成對(duì)待焊接頭的不同區(qū)域的焊接，焊接過程中不需要另行設(shè)置固定設(shè)備，并且可以焊接各種形狀和尺寸的待焊接頭，避免了現(xiàn)有技術(shù)中需要另行設(shè)置固定設(shè)備來提供熱源而導(dǎo)致的成本加大以及待焊接頭的尺寸和形狀容易受到焊接設(shè)備的限制的缺陷，具有成本低、適用范圍廣泛、焊接接頭的力學(xué)性能優(yōu)良的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B23K20/12GK102825381SQ20121030720
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月24日
發(fā)明者張華 , 張賀, 吳會(huì)強(qiáng), 黃繼華, 趙興科, 陳樹海 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)